DEPREME DAYANıKLı BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPıLARDA TASARıM

Transkript

1 DEPREME DAYANıKLı BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPıLARDA TASARıM Doç.Dr. Ercan YÜKSEL İTÜ - İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı 8 Kasım 2016 Salı Bakırköy Temsilciliği 9 Kasım 2016 Çarşamba Kadıköy Temsilciliği 10 Kasım 2016 Perşembe Karaköy Şubesi 1

2 İçerik 1. Giriş 2. Deprem Tecrübesi 3. Araştırma Geliştirme Faaliyetleri 4. Yeni Deprem Yönetmeliği Bölüm 8 5. Soru ve Yorumlar

3 1. Giriş

4 TANIM Betonarme önüretimli binalar, üretim tesislerinde üretilen ve inşaat sahasına nakledilerek birleştirilen kolon, kiriş, perde, panel, çift cidarlı panel, döşeme, duvar veya hücre elemanlarından oluşan binalardır. Betonarme önüretimli bina elemanları birbirlerine moment aktaracak şekilde bağlanabildikleri gibi, moment aktarmayacak şekilde pimli, kaynaklı veya daha farklı şekillerde de bağlanabilir ve bu özelliklerine uygun olarak tasarlanırlar

5 TÜRK PREFABRIK SEKTÖRÜNÜN GEÇMIŞI BETONARME ÖNÜRETIMLI ILK BINA TECRÜBELERI 1960 Lı YıLLARA KADAR GITMEKTEDIR YıLı ITIBARıYLA ENDÜSTRI YAPıLARıNıN %90 ı BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPı OLARAK GERÇEKLEŞTIRILMIŞTIR. GENELDE TASARıMıNDA DÜŞEY YÜKLERIN ETKIN OLDUĞU BATı AVRUPA EKOLÜNÜN ETKISINDE KALıNMıŞTıR. SON YIRMI YıLDıR BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPıLARıN DEPREM GÜVENLIĞIYLE ILGILI BILINÇ ARTMıŞTıR

6 YAYGIN OLARAK KULLANILAN ÖNÜRETİMLİ YAPILAR : TEK KATLI ÇERÇEVE TÜRÜ SİSTEMLER

7 YAYGIN OLARAK KULLANILAN ÖNÜRETİMLİ YAPILAR : AZ KATLI ÇERÇEVE TÜRÜ SİSTEMLER

8 2. Deprem Tecrübesi

9 Son 20 Yılda Ülkemizde Gerçekleşen Depremlerde Betonarme Önüretimli Yapılarda Gözlenen Hasarlar (TPB Üye Kuruluşları) Deprem Yıl M w PGA Toplam Bina Yıkılan veya Ağır Hasar Gören Küçük ve Orta Hasar Adana / Ceyhan g Körfez / Kocaeli g Bingol g Van g 66-3 Toplam Yaklaşık %

10 DEPREM TECRÜBELERİ Depremleri Hasarsız Atlatan Tek Katlı Çerçeve Sistemler

11 DEPREM TECRÜBELERİ Fotoğraf: Hakan ATAKÖY 1999 Kocaeli Depremi Fotoğraf: Hakan ATAKÖY Montajı Tamamlanmamış Tek Katlı Endüstri Yapılarında Gözlenen Hasarlar

12 DEPREM TECRÜBELERİ İnsan Hataları Kontrol Eksikliği

13 Tek Katlı Endüstri Yapıları Mafsallı Kolon-Kiriş Birleşimi DEPREM TECRÜBELERİ

14 Narin Çatı Kirişinin Düzlemine Dik Deformasyonu DEPREM TECRÜBELERİ

15 DEPREM TECRÜBELERİ 1999 Kocaeli Depremi Kolon Tabanında Plastikleşme

16 DEPREM TECRÜBELERİ Çatı düzlem içi rijitliğinin sağlanamamış olması Orta ve kenar akslar arasında yatay rijitlik farkı

17 DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Kolon Tabanında Göçme

18 DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Kolon tabanında plastikleşme, kolon-kiriş mafsallı bağlantı detayı hataları vb

19 DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Depremi Hasarsız Atlatmış Endüstri Yapıları

20 DEPREM TECRÜBELERİ Yapım Yılı 1984 Photo: Hakan Atakoy Çok Katlı Betonarme Önüretim Konut Binaları

21 DEPREM TECRÜBELERİ 2004 Bingöl Depremi Photo: Hakan ATAKÖY Çok Katlı Betonarme Önüretim Konut Binaları

22 DEPREM TECRÜBELERİ 1999 Kocaeli Depremi Avcılar-İstanbul Öğrenci Yurdu

23 DEPREM TECRÜBELERİ Göçmen Konutları Kocaeli Çok Katlı Önüretim Paneller İle Üretilen Konut Türü Yapılar 23

24 DEPREM TECRÜBELERİ 1999 Kocaeli Depremi Yetersiz Üretilmiş Geleneksel Betonarme Bina ve Önüretimli Betonarme Bina

25 DEPREM TECRÜBELERİ Ard-germe Çok Katlı Önüretimli Bina İnşaatı - VAN

26 DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Ard-germe Yöntemiyle Oluşturulmuş Betonarme Önüretimli Bina

27 3. Araştırma-Geliştirme Faaliyetleri

28 30 cm 26 cm 2 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 1/1 ÖLÇEKLİ KOLON DENEYLERİ (İTÜ-TPB) S S30-14M cm 26 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm S S cm 26 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm

29 FARKLI KOLON-SOKET TEMEL BİRLEŞİM DETAYLARI (İTÜ TPB) 17.5 cm 55 cm 17.5 cm 17.5 cm 55 cm 17.5 cm 70 cm COLUMN GROUT 5 cm SOCKET FOUNDATI 50 cm 150 cm 150 cm

30 H [kn] KOLON DENEYLERİ (İTÜ TPB) 40 S30_14, Oturum D [mm]

31 MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ SAFECAST ( ) (İTÜ AB) ENDÜSTRİ TİPİ KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ

32 MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ SAFECAST ( ) (İTÜ AB) KONUT TİPİ KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİ

33 MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ SAFECAST ( ) (İTÜ AB)

34 Kuvvet (kn) ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING ( ) (İTÜ-AB) Yerdeğiştirme (mm) ENERJİ SÖNÜLEYİCİ ÇELİK YASTIKLAR N=23 kn

35 ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING ( ) (İTÜ-AB)

36 ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING ( ) (İTÜ-AB)

37 Force (kn) Displacement (mm) ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING ( ) (İTÜ-AB) Step Displacement (mm)

38 Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi Dr.Cihan SOYDAN İTÜ

39 Dönme (rad) Dönme (rad) Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi Dr.Cihan SOYDAN İTÜ ERZ0.25 ERZ1.25 Yalın Sönümleyicili Zaman (sn) ERZ1.25 ERZ0.25 ERZ Zaman (sn) Yalın Sönümleyicili

40 Efektif Kuvvet (kn) Efektif Kuvvet (kn) Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi Dr.Cihan SOYDAN İTÜ ERZ Yalın Sönümleyicili 80 ERZ Göreli Yerdeğiştirme (mm) Yalın Sönümleyicili Göreli Yerdeğiştirme (mm)

41 4. Yeni Deprem Yönetmeliği Bölüm

42 YENİ DEPREM YÖNETMELİĞİ BÖLÜM KAPSAM Deprem etkisi altında önüretimli betonarme bina taşıyıcı sistemlerinin tasarımına ilişkin özel kurallar bu Bölüm de verilmiştir Önüretimli betonarme binalarda kullanılan kolon kiriş bağlantı tipleri ile panel döşeme sistemleri ve bunların tasarımına ilişkin kurallar da bu Bölüm ün kapsamı içindedir Önüretimli betonarme binalarda çatı ve döşeme diyaframlarının oluşturulması ve deprem kuvvetlerinin diyaframlar aracılığı ile aktarılmasına ilişkin kurallar bu Bölüm de açıklanmıştır

43 Önüretimli Betonarme Bina Tasarımına İlişkin Genel Kurallar Betonarme önüretimli binaların tasarımında montaj ve kullanım aşamalarının dikkate alınarak hesap ve detaylandırma yapılması esastır. Betonarme önüretimli binaların Dayanıma Göre Tasarım kapsamında doğrusal deprem hesabı için, bağlantı tipleri ve taşıyıcı sistem türüne bağlı olarak Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayıları (R), Dayanım Fazlalılığı Katsayıları (D) ile izin verilen Bina Yükseklik Sınıfları (BYS) Tablo 4.1 de verilmiştir

44 Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB) Pimli Bağlantılar Pim delikleri hem kiriş ucundan hem de kolon mesneti serbest kenarından pim çapının en az 6 katı mesafede olacaktır. Kirişlerde bırakılacak pim-bulon deliklerinin çapı, pim çapının en az iki katı olacaktır

45 Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB) Pim yuvalarında, pürüzsüz yüzey oluşturacak malzeme ya da detay kullanılamaz. Pim yuvalarının doldurulmasında kullanılan çimento harcının gerekli kenetlenmeyi sağlayacak dayanıma sahip olacaktır. Pimle bağlanan kolon ve kiriş uç bölgelerinde çekme gerilmesi yığılmasına karşı yeterli sargı donatısı kullanılacaktır. Sargılama, kolon uç bölgesinde kapalı etriyeler ile, kiriş uç bölgelerinde ise yatay U-etriyeler ile yapılacaktır. Sargı donatıları, en az etkin pim boyu uzunluğunca (8ϕ) yerleştirilecek, ayrıca aralarındaki temiz mesafe 50 mm yi aşmayacaktır. Pim yuvaları, kapalı ve U- etriyelerin köşelerine denk gelecek şekilde yerleştirilecek, gerekmesi durumunda pim yuvaları kapalı çirozlar ile yatay düzlemde tutulacaktır

46 Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB) Kaynaklı Bağlantılar Kolona yerleştirilen bağlantı plakasına ait ankraj donatıları çevresinde sargı donatısı sıklaştırılacaktır. Bağlantı noktasında, birleştirilen malzemelerin akma dayanımına eşit veya büyük olması koşuluyla, birleşim metali (elektrod) akma dayanımının %45 ine kadar kaynak kapasitesine izin verilebilir

47 Yuvalı Düşey Pimli Bağlantılar Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB) Yuvalı Yatay Pimli Bağlantılar Yuva yanaklarında minimum kalınlık 15 cm olacak ve pim kullanılacaktır. Yuva yanaklarındaki eğilme donatıları, mesnetlenen kirişin devrilme momentinden oluşacak iç kuvvetlerin 1.2 katını karşılayacak şekilde hesaplanacaktır

48 Moment Aktaran Bağlantılar (MAB) Önüretimli betonarme binaların moment aktaran bağlantıları, tersinir tekrarlı deprem yükleri etkisinde taşıma kapasitelerinden en az kayıpla sünek davranış gösterecek şekilde tasarlanacaktır. Donatı-plaka, plaka-plaka kaynaklarının, pimli ve manşonlu birleşimlerin hesabında, deprem etkisinden gelen iç kuvvetler Tablo 4.1 de verilen dayanım fazlalığı katsayısı (D) ile çarpılarak büyütülecektir. Süneklik düzeyi yüksek kolon, kiriş ve kolon-kiriş birleşim bölgeleri için Bölüm 7.3, Bölüm 7.4 ve Bölüm 7.5 de verilen tüm koşullar sağlanacaktır. Islak kolon-kiriş bağlantısı (MAB1), tam ard-germeli kolon-kiriş bağlantısı (MAB2), üstte ıslak-altta kaynaklı kolon-kiriş bağlantısı (MAB3), manşonlu-pimli kolon-kiriş bağlantıları (MAB4) için R ve D katsayıları Tablo 4.1 de verilmiştir

49 MAB1 : Islak Kolon-Kiriş Bağlantısı Islak bağlantılar, pozitif ve negatif moment kapasitelerinin yerinde dökme beton ve süreklilik donatısı ile sağlandığı birleşimlerdir. Kirişkolon geometrik oturma şekli, guseli, gusesiz ya da geçici guseli olarak oluşturulabilir. Süreklilik donatılarının kenetlenme boyları, bu Yönetmeliğin ve TS500 ün ilgili koşullarına uygun olarak belirlenecektir. Birleştirilen kiriş ve kolon kesitlerinde; eğilme momentinin her iki yönü için, boyuna donatıların kenetlenme boyu, yatay kesme kapasitesi vb. gerekli tüm kontroller yapılacaktır

50 MAB2: Ard-germeli Bağlantılar Önüretimli kirişler, kolonlara moment aktaracak şekilde sadece ard-germeli olarak bağlanabilirler. Ard-germe halatlarının geçirildiği kılıflar, ard-germe işleminden sonra boş bırakılabilir ya da çimento harcı ile doldurulabilir. Kolon kiriş arası çimento harcıyla doldurulacaktır. Ard-germeli bağlantılarda kiriş ile kolon yüzü arasında kesme kuvveti aktarımı, ard-germe halatları tarafından oluşturulan mengene kuvveti ve sürtünme ile gerçekleşir. Kılıfları boş bırakılmış veya çimento harcı ile doldurulmuş ard-germeli birleşimlerde, başlangıç ard-germe değeri halat akma gerilmesinin %50 sinin üzerinde olamaz

51 MAB3: Üstte Islak Altta Kaynaklı Bağlantılar Negatif moment kapasitesi sürekliliğinin yerinde dökme betonarme ile pozitif moment kapasitesi sürekliliğinin ise kaynakla sağlandığı birleşimlerdir. Çelik plakalara kaynaklanan kiriş boyuna donatılarının şekildeğiştirme kapasitesini artırmak üzere, plakadan kiriş açıklığına doğru en az 12ϕ L (ϕ L ilgili boyuna donatı çapı) uzunluğundaki bölgede aderans bozucu plastik kılıf kullanılacaktır

52 MAB4: Manşonlu-Pimli Bağlantılar Negatif moment yerinde dökme betonarme ile, pozitif moment ise kolon konsolunda bırakılan en az 4 adet pimin kesme kapasitesi ile taşınır. Negatif moment taşıyan donatılar, kolonda bırakılan boşluğa ya da kolonda bırakılan özel manşonlara vidalanarak betonlanır

53 ÖNÜRETİMLİ TAŞIYICI PANEL-DÖŞEME SİSTEMLERİ d 1 > 50mm d 2 70mm Çift Cidarlı Paneller Tek Cidarlı Paneller

54 ÖNÜRETİMLİ BİNALARDA DİYAFRAMLARA İLİŞKİN KOŞULLAR Çatı Diyaframı Deprem yüklerinin tamamının çatı kotundaki bağlantıları mafsallı olan kolonlar tarafından taşındığı tek katlı bina sistemlerinin çatı düzlemleri ile çok katlı binaların mafsallı bağlantılı çatı düzlemlerinde, metal çatı örtüsü düzlem içi kuvvetleri aktaran diyaframlar olarak dikkate alınacak ve hesaba katılacaktır

55 ÇATI DİYAFRAMI OLUŞTURULMASI Hesap için oluşturulacak üç boyutlu taşıyıcı sistem modeline, trapez sac levha veya sandviç panel türü çatı örtü malzemeleri de dâhil edilecektir. Çatı örtü malzemesi, aşıklar arasına yerleştirilen iki ucu mafsallı elastik çapraz çiftleri ile temsil edilecektir. Modelde, çapraz çubukların bağlanması için, aşıklar üzerinde en az bir ara düğüm noktası tanımlanacaktır. Gerekmesi durumunda ilave çapraz elemanlar kullanılacaktır

56 Döşeme Diyaframı Oluşturulması Önüretimli betonarme binaların tasarıma esas diyafram iç kuvvetleri, Bölüm 4 ve Bölüm 7 de verilen ve aşağıda sıralanan ek koşullara uygun olarak yapılan diyafram hesabı ve tasarımı ile belirlenecektir. Diyafram modeli oluşturulurken; önüretimli betonarme TT plak, boşluklu döşeme, filigran döşeme gibi döşeme elemanlarının etkili rijitliği, yatay kesme sürtünmesi şartlarının sağlanması durumunda kompozit kesitin rijitliği, aksi halde sadece yapısal kaplama betonu rijitliği olarak kabul edilecektir. Döşemeler kendi düzlemlerinde sonsuz rijit kabul edilmeyecek, sonlu eleman modellemesi yapılacaktır. Düşey ve yatay yüklerin güvenli şekilde aktarıldığı gösterilecektir. Diyafram hesabı ile elde edilen iç kuvvetler, kesme sürtünmesi hesap yöntemine uygun olarak hesaplanan bağ donatıları ile karşılanacaktır. Diyafram üzerinde çekme kuvvetleri bulunan bölgelerde ek donatı kullanılacaktır

57 Döşeme Diyaframı Oluşturulması Önüretimli betonarme döşeme sistemlerinin perde ve/veya kirişler ile sınırlandırılması zorunludur. Bu amaçla her iki doğrultuda, tüm eksenlerde çerçeve kirişleri kullanılacaktır. Önüretimli betonarme döşeme sistemlerin perdeler ile doğrudan birleştiği bölgelerde, diyafram iç kuvvetlerinin yapısal kaplama betonu içerisinde yer alan donatılar ve uygun detaylar ile aktarıldığı hesapla gösterilecektir. Önüretimli beton döşeme elemanları ile birlikte yapısal kaplama betonu uygulaması zorunludur. Gerçekleşen yapısal kaplama betonu kalınlığı en az 70 mm olacaktır

58 4. Soru ve Yorumlar

59 İletişim Bilgileri Türkiye Prefabrik Birliği İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı Doç.Dr. Ercan YÜKSEL