. TAŞIYICI SİSTEMLER Çerçeve Perde-çerçeve (boşluklu perde) Perde (boşluksuz perde) Tüp Iç içe tüp Kafes tüp Modüler tüp

Transkript

1 1

2 . TAŞIYICI SİSTEMLER Çerçeve Perde-çerçeve (boşluklu perde) Perde (boşluksuz perde) Tüp Iç içe tüp Kafes tüp Modüler tüp 2

3 Başlıca Taşıyıcı Yapı Elemanları Döşeme, kiriş, kolon, perde, temel 3

4 Çerçeve Sistem Çerçeve Davranisi 4

5 Perde davranışı Perde-Çerçeve Sistem Perde-Çerçeve Etkilesimi 5

6 Perde Tasıyıcı Sistemler 6

7 Tüp Sistemler 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 22

23 23

24 Mimari tasarım Yapı tasarımı mimari ve taşıyıcı sistem tasarımı olarak iki ayrı evrede oluşmaktadır. Mimari tasarımda etkili olan faktörler yapının kullanma amacı ve mimari sanat anlayışı olarak nitelenebilir. Taşıyıcı sistem tasarımına etkiyen faktörler ise yapı malzemesinin nitelikleri ve yapıya gelen dış kuvvetler yanında mimari tasarım da bulunmaktadır. Yapı tasarımında mimari tasarım ile taşıyıcı sistem tasarımı arasında karşılıklı bir etkileşme bulunmaktadır. 24

25 Mimari tasarım Türkiye de yapım uygulamasında mimari tasarım mimarların taşıyıcı sistem tasarımının da inşaat mühendislerinin ilgi alanı olması kabul edilmiştir. Mimarlar yapıların taşıyıcı sistem tasarımı üzerinde durmamakta; inşaat mühendislerinin taşıyıcı sistemin bütün sorunlarını çözecekleri düşünülerek mimari tasarımlarında olabildiğince özgür davranmaktadırlar Depremlerde hasar gören yapıların hasar nedenleri bazen doğrudan doğruya mimari tasarım ile bağlantılı olmaktadır. 25

26 Mimari tasarım Düzenli taşıyıcı sistem seçimi, öncelikle mimari tasarım ile ilgilidir. Gerek planda ve gerekse düşey doğrultuda, mimari tasarımın olabildiğince karmaşıklıktan uzak, basit ve sürekli taşıyıcı sistemlerin kullanılabilmesine olanak verecek biçimde düzenlenmesi depreme karşı başarılı bir yapısal tasarımın ilk koşuludur. Ülkemizde sistemle ilgili deprem hasarları oldukça yaygındır. Özellikle son Erzincan ve Dinar depremlerinde meydana gelen hasarların nedeninin mimari ve taşıyıcı sistem hatalarından kaynaklandığını göstermiştir. 26

27 Mimari tasarım İyi bir taşıyıcı sistemin ilk şartı iyi bir mimaridir. Mimar ve Mühendis, mimari projenin hazırlama aşamasından başlayarak, taşıyıcı sistem kararlaştırılıncaya kadar beraberçalışmalıdır. Mimarın Mühendisin hedefi: Estetik, hedefi: Fonsiyonellik, Eser Güvenlik, Kutu 27

28 Taşıyıcı sistem seçiminde temel kural Düşey olsun yatay olsun, yükler en kısa yoldan temele ulaşmalı, yapı içinde dolanmamalıdır! Bunun anlamı: Döşemeler kirişlere oturmalı Kirişler sürekli olmalı Kirişlerin her iki ucu kolona oturmalı Kolon kolona oturmalı Kiriş kolon aksları çakışmalı Bir yöndeki kirişler birbirine paralel olmalı Bir yöndeki kolonlar birbirine paralel olmalı 28

29 Taşıyıcı sistemin genel davranışı Düşey ve deprem yüklerinin en kısa yoldan zemine aktarılması İlave etkilerin meydana getirilmesinden kaçınılması Basit taşıyıcı sistem düzeninin seçimi 29

30 Depreme dayanıklı yapı tasarım felsefesi üç temel aşamadan oluşur: 1. Düşük şiddetli depremlerde, taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan yapı elemanlarında hiç bir hasar olamamalı, 2. Orta şiddetli depremlerde, taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan yapı elemanlarında onarılabilecek hasar olabilir, 3. Şiddetli depremlerde, eleman davranışı doğrusal elastik değildir, donatı yer yer akmıştır. Yapı kullanılabilir olmaktan çıkabilir. Göçme önlenmelidir. 30

31 Yapı taşıyıcı sistemi çerçeve, perde ve perde-çerçeve olarak seçilebilir. Çerçeve veya perde sistem olarak yapılan yapılar, hafif ve orta şiddetli depremlerde yapıyı hasar görmekten korurlar. Ancak bu yapılarda elastik sınırlar aşılınca süratle yıkılmaya doğru giderler. Perde-çerçeve sistemindeki yapıların, hem yatay ötelenmeleri sınırlı hem de ekonomiktirler. Taşıyıcı sistemi bu şekilde düzenlenmiş yapılarda deprem anında perde duvarların hasar görmesinin ardından çerçeve sistem devreye girer. Bu nedenle yapının ani göçmesi önlenmiş olur. Bu da istenen bir durumdur. Perde-çerçeve sistemlerinde, yapı yıkılsa bile can kaybı ihtimali en aza indirgendiği açıktır. Bu nedenle projelendirme aşamasında perde-çerçeve sistemlerinin birlikte ele alınması ve bağlantılarının iyi yapılması oldukça önemlidir. Ayrıca, perde duvarların simetrik olarak yerleştirilmesi depreme karşı beklenen yararın sağlanması için gereklidir. 31

32 Perde Duvar + Çerçeveli Sistem Yapı Planı 32

33 Taşıyıcı sistem oluşturulması; Az katlı yayvan yapılarda taşıyıcı sistem, sadece çerçevelerden oluşabilir. Perde kullanılması gerekmeyebilir. Merdivenkovası, asansör yuvası için perde kullanmak gerektiği durumlarda, perdeler burulma etkisi yaratmayacak şekilde yerleştirilmelidir. Eğer bu sağlanamıyor ise hiç perde kullanılmaması daha uygun olabilir. Çok katlı yapılarda ise taşıyıcı muhakkak perde kullanılmalıdır. sistem oluşturulurken 33

34 Perdeler ile çerçevelerin birlikte kullanıldığı sistemler deprem bölgelerinde kullanılacak en uygun sistemlerdir. Yapıda perdeler en az burulma etkisi yaratacak şekilde yerleştirilmelidir. Mümkün ise her iki yönde ikişer adet ve yapı merkezinden uzakta perde yerleşimi işleri çok kolaylaştırır. Döşeme sisteminin dişli döşeme ve kirişsiz plak olması durumunda toplam perde kesit alanları daha büyük tutulmalıdır. Çünkü dişli döşemeli sistemler ve kirişsiz plak sistemler, kiriş plak sistemlere göre daha yumuşaktır ve yatay yükler altında daha fazla ötelenme yaparlar. 34

35 Perdeleri dikdörtgen boyutlu olarak tasarlamak yerine uygun poligon kesitler kullanmak yerinde olur. Bunun en basit ve verimli şekli, perde başlık bölgelerinin şişirilerek başlık alanının büyütülmesi şeklinde yapılabilir. Bu bize şu avantajı sağlar, eksenel yük ve eğilme etkisi altında perde başlık bölgesinde oluşan basınç etkisini karşılayacak beton alanı büyütülmüş olur. Diğer taraftan ise diğer başlık bölgesinde genişleyen kesit bizim daha kolay donatı yerleştirmemize olanak tanır. Perde başlık bölgeleri, poligon perdelerin köşeleri vs. donatının yığıldığı bölgelerdir. Bu bölgelerde donatı detayları hazırlanırken çok özenli davranılmalıdır. Tasarım yapılırken, şantiye koşulları şantiyedeki teknik bilgi birikimi ve beceri seviyesi daima göz önünde bulundurulmalıdır. 35

36 Çok katlı yapılarda perdeler ile çerçevelerin birlikte kullanılması ile oluşturulan taşıyıcı sistemlerde, bir ucu perdeye bir ucu da kolona oturan kirişlerde, kirişin perdeye oturan ucunda çatlama meydana gelebilir. Bunun nedeni eksenel yükler altında, perde ve kolonlarda oluşan farklı boy kısalmalarıdır. Bu kirişlerin perdeye birleşen ucunda kesit rijitlikleri düşürülmeli ve betonarme tasarım bu duruma göre yapılmalıdır. Bazı çok katlı yapılarda bir kısım kolonlar üst katlara devam etmez kat taşıyan bir kolon ile 3-4 kat taşıyan bir kolonu bağlıyan kirişte de, kirişin az katlı kolona bağlanan ucu çatlayabilir. 36

37 Depreme dayanım açısından yapının uyması gereken hususlar şunlardır: 1.Yapının Hafif Olması Deprem kuvvetlerinin yapıya etkisi, yapının ağırlığı ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Yapı ne kadar hafif olursa yapıya gelen deprem kuvvetleri de o kadar az olacaktır. Betonarme bir yapının hafif olması için dolgu ve bölme duvarlarında hafif elemanlar kullanılır. Deprem bölgelerinde büyük açıklıklardan, kirişsiz döşemeli yapılar gibi ağır betonarme yapıların tasarımından kaçınılmalıdır. Bu anlamda, taşıyıcı ve yarı taşıyıcı hafif betonlar üretilerek inşa edilen hafif yapılarda deprem kuvvetlerinin azaltılması yoluna gidilebilir. 37

38 2. Yapının Planında ve Yüksekliği Boyunca Basit ve Simetrik Olması Basit ve simetrik yapılarda depreme karşı dayanım daha kolay sağlanmaktadır. Çünkü, basit ve düzenli yapıların yapımı daha kolay ve bu yapıların imalinde hata yapma ihtimali ise daha düşüktür. Basit ve düzenli bir yapının deprem davranışını tahmin etmek ve buna uygun çözüm üretmek, karmaşık yapılara nazaran daha kolaydır. Yapının planda her iki doğrultuda da simetrik olması istenen bir durumdur. Planda her iki doğrultuda simetrik olan bir yapının statik yükler altındaki davranışı ile deprem yükleri altındaki davranışı için yapılan çözümler birbirlerine yakındır. Deprem sırasında, yapıda meydana gelen burulma etkilerinin sebebii yapının basit ve simetrik olmayışıdır. Burulma etkileri yapı rijitlik merkezi ile kütle merkezinin çakışmamasından (aynı noktada olmayışından) kaynaklanmaktadır. Depremde yapıya gelen kuvvetlerin kütle merkezi, yapının geometrik merkezidir. Rijitlik merkezi ise yapıdaki kolon ve perde duvarlarının ağırlık merkezidir. Bu iki merkezin farklı oluşu, yapıya gelen deprem kuvvetlerinin etkisi ile yapının düşey bir eksen etrafında burulmasına yol açar.planda H, L, T ve Y şekillerinde olan binaların depremlerde önemli hasar gördüğü bilinmektedir. 38

39 Mimari ihtiyaçlardan dolayı, çoğu zaman yapının simetrik olarak düzenlenmesi imkansızdır. Bu nedenle yapının derzlerle basit parçalara bölünmesi bir çözümdür. Yapıda farklı yükseklikteki bölümlerde ve zeminin farklı özellikler gösterdiği durumlarda yapıda temellere kadar devam eden derzler düzenlenmelidir.sıcaklık değişimi fazla olan kuru bölgelerde iki derz arasındaki mesafe 35 m, nemli bölgelerde ise 50 m olarak verilmektedir. Planında kare ve daire olan yapılar simetrik olduklarından her yönde aynı oranda deprem etkisindedirler. Dolayısıyla her yönde aynı şekilde davranırlar. Fazla uzun olmayan dikdörtgen yapı planı da basitlik ve simetriklik açısından uygundur. Boyu uzun olan yapılarda ise yapının dinamik davranışı yapı boyunca değişim gösterebilir. 39

40 Planda şemaları L, H, T, + ve Y olan yapılarda deprem sırasında mutlaka burulma etkileri meydana gelmektedir. Bu tip yapılarda içeriye dönü köşelerde gerilme yığılmaları meydana gelmekte ve bu bölgelerde büyük hasarlar meydan getirmektedir. Bu nedenle yapılarda çıkıntılardan kaçınılması gerekmektedir. Düşey kesitte de yapının plandaki boyutlarının ani azalmalarından kaçınılmalıdır. Ayrıca yapının narinliği arttıkça deprem etkileride artar.deprem etkisinde meydana gelen devrilme momentleri narinlikle artış göstermektedir. 40

41 3.Taşıyıcı Sistem Elemanlarının Sürekliliği Planda ve düşeyde bulunan taşıyıcı sistem elemanlarının düzgün ve sürekli olarak düzenlenmesi, sistemin belirli bölgelerinin aşırı zorlanmasını önler. Tüm kolon ve perdeler temelden çatıya kadar sürekli olmalı ve elemanları birbirlerine dış merkezli olarak mesnetlenmelerinden kaçınılmalıdır. 41

42 4.Elemanların Rijitliği ve Dayanımı Elemanların sürekliliği yanında, rijitliklerinin de ani değişiklikler göstermeden devam etmesi istenen bir durumdur. Zemin katlarda tüm cephenin pencereli olarak diğer katlardan daha az dolgu duvarlı düzenlenmesi, perdeli bir yapıda zeminde garaj vb nedenlerle duvar yapılmaması, yumuşak kat meydana gelmesine neden olur. 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 Kirişler * Kirişler kolonları bağlamalı, tesisat geçişine uygun olacak biçimde düzenlenmelidir. * Yükleri en kısa yoldan kolonlara aktaran bir kiriş sistemi seçilmelidir * Yükler kirişlere uygun biçimde verilirse momentlerde önemli azalmalar olabilir. * Tali kiriş ve dişli döşeme kullanılıyorsa bunlar binanın enine veya boyuna doğrultusunda olabilir.sarkan kirişler tesisat elemanlarına paralel olmalıdır. Büyük açıklığa tali, küçük açıklığa ana kirişin konulması uyugn olur. Ana kiriş açıklığı 2/3 tali kiriş açıklığı.böylece yükseklikler aynı alınıp düz bir tavan elde edilebilir.kiriş yüksekliği 1/6-1/16 kiriş açıklığı * Kirişleri düzenlerken ek etkiler oluşturacak düzenlemelerden kaçınılmalıdır.örneğin ana kirişin iki yanındaki tali kirişlerin eksenleri çakışmaz ise arada burulma momenti oluşur. * Cephe görünüşü kenar kolon ve kirişlerin biçimlerini, birbirine göre durumlarını etkiler.kat düzeyinde konsol plak en iyi çözümdür. * Kirişlerin konsol olarak çıkması statik bakımdan yararlı olur.ancak konsollarda yapılacak hatanın etkisi izostatik olması yüzünden diğer taşıyıcı sistemlere aktarılamayacağı için büyük çatlaklar ve sehimler oluşur. L=0.4L olmalı. 47