BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ

Transkript

1 BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ Araş. Gör. İnş.Yük. Müh. Hayri Baytan ÖZMEN Bir Yanlışlık Var! 1

2 Donatı Düzenleme (Detaylandırma) Yapı tasarımının son ve çok önemli aşamasıdır. Yapının tasarlandığı gibi davranması için kritik önemi vardır. Ülkemizdeki hasar nedenlerinin en başta gelenlerinden biridir. Doğru ve sağlam davranış bilgisi gerektirir. Betonarme Betonarme = Beton + Donatı Çeliği Basınç Çekme, Süneklik Beton: Şantiyede şekil verilebilir, birleşimlerde kolaylık sağlar. Çelik: Yüksek dayanıklı ve sünek bir malzemedir. 2

3 Donatı kullanım amaçları Çekme gerilmelerini taşımak Boyuna donatı (çekme donatısı) Etriye (kesme, burulma) Basınç gerilmelerini taşımak Kolon kiriş basınç bölgesi (süneklik ve dayanımı arttırır) Süneklik sağlamak Sargı Donatısı (etriye, spiral) Çatlak kontrolü (Çatlak genişliği ve boyunu sınırlar) Sünme davranışını azaltmak Üç Eksenli Gerilme (Richart vd.) f cc = f c + 4.1σ 1 6 kat süneklik artışı, 5 kat dayanım artışı sağlanabilir. 3

4 Nasıl Uygulanabilir Sargı Etkisi 4

5 Etkinlik Spiral yanal donatı eksenel olarak yük alırken, dikdörtgensel yanal donatı eğilme ile yük taşır. Düşük eğilme rijitliği nedeniyle uzunluk arttıkça hızla etkinliğini kaybeder. Bu sebeple çiroz kullanılmalıdır. Sargı Etkisi Faktörleri Enine donatı miktarı Enine donatı aralığı Enine donatı çapı Enine donatı özellikleri dayanım rijitlik Enine donatı konfigürasyonu çiroz kullanımı Beton dayanımı 5

6 Süneklik ve Etriye Detayı ve Yalnız 1 Kancasız Yalnız Moment Eğrilik Davranışı (t,m) Süneklik ve Etriye Aralığı cm 15 cm 10 cm Moment Eğrilik Davranışı (t,m) 6

7 Nervürlü donatının yarılma etkisi Yetersiz beton örtüsü, Yetersiz donatı aralığı durumlarında çatlama ya da yarılma etkisi oluşturabilir Donatının kenetlenmesi Kenetlenme Boyu (l b ): Sıyrılma olmaksızın donatının akmasını sağlamaya yetecek en küçük gömülme boyu. Kenetlenme boyu yetersiz elemanlarda süneklikten söz edilemez. Kenetlenme boyu yetersizliği oranında dayanım azalır. 7

8 Düz Kenetlenme Boyu l b = 0.12 *(f yd /f ctd )*φ 20φ Düz yüzeyli çubuklarda l b 2 ile çarpılır. Düz yüzeyli çubuklarda düz kenetleme yapılamaz. Kenetlenme boyları Konum I için 1.4, Konum II için 1.0 İle çarpılır. Konum I : Genel durum (Konum II de olmayan bütün çubuklar) Konum II : Betonlama sırasında eğimi yatayla 45 o -90 o arasında olanlar ile, daha az eğimli veya yatay olup da betonlama sırasında kesitin alt yarısında veya kesitin serbest üst yüzünden 300 mm den daha uzakta olan çubuklar Konumun ve Nervürün Önemi Donatı altında biriken su ve hava kabarcıkları aderansı düşürür. Nervürlü, düz çubuğa göre; a konumu da c ye göre iki kat aderans düzeyine sahiptir. C en kötü durumdadır. 8

9 Kanca ile kenetlenme a ve b durumunda kenetlenme boyu ¾ l b alınabilir. Basınç donatılarında kanca yapılamaz. Kolonlarda hiçbir zaman Donatı bütün yüklemeler altında basınca çalışıyorsa ¾ l b alınabilir. Basınç donatılarına kanca yapılmamalıdır. 9

10 Kenetlenme Donatı Donatı uçlarından kenetlenme boyu kadar uzakta tam olarak çalışmaya başlayabilir. Etkinlik Yönetmelik Etkinlik Davranış l b l b Boyuna Donatının Bükülmesi Bükme işlemi donatıda kılcal çatlaklar meydana getirir. Minimum büküm çapı TS-500 de 6φ olarak verilir. Nervürlü donatı 90 o den fazla bükülmemelidir. 10

11 Etriyenin Bükülmesi Minimum büküm çapı TS-500 de 4φ olarak verilir. Deprem etriye ve çirozları için DY φ olarak verir. Yalnız kiriş orta bölgesinde TS-500 tanımı kullanılabilir. Donatının eklenmesi Bindirmeli ekler Manşonlu ekler Kaynaklı ekler Donatının projede gösterilen yer dışında eklenmesi için Donatının projede gösterilen yer dışında eklenmesi için proje mühendisinin onayı gereklidir. 11

12 Bindirmeli ekler Çubukların bitişik olması tercih edilir. İki çubuk arası bindirme boyunun 1/6 sından ve 100 mm den az olmalıdır. (TS-500) 4φ den az olmalıdır. (literatür) Bindirmeli ekler l o = α 1 *l b α 1 = (1+0.5r) r= eklenen donatı/toplam donatı Bütün kesit çekmeye çalışıyorsa α 1 = Bindirme boyunca sargı donatısı gereklidir. En az 6 adet φ e φ l /3, 8 s h/4, 200 mm Kolonda herhangi bir yüklemede çekme oluşuyorsa alt uçta yapılan yarıdan az bindirme için r=1.25, fazla ise r=1.5 alınır. 30 mm den büyük çaplı basınç donatıları bindirmeli ek yapılamaz. Manşonlu ek yapılır. 12

13 Kesiti katlar arasında değişen kolonda filiz 1 6 b e a c b e a (a+b) 1.5 l b (a+b) 40 φ b 12 φ e 1.5 l b e 40 φ (a+b+c) 1.5 l b (a+b+c) 40 φ c 12 φ Kaynaklı ekler İşçilik ve kaynak kalitesi önemli 13

14 Manşonlu ekler Düşey yük (moment) 14

15 Düşey yük (kesme) Yatay yük (moment) 15

16 Yatay yük (kesme) Toplam (moment) 16

17 Toplam (kesme) Kiriş Davranışı Moment Diyagramı Kesme Diyagramı Sargı bölgeleri 17

18 Kiriş donatıları (TS-500) Donatının aniden kesilmesi (sonlandırılması) veya bükülmesi sebebiyle bu noktalarda gerilme yığılmaları oluşur. Bu sebeple donatı ihtiyaç duyulmayan y bölgeden sonra x o kadar uzatılır: Kiriş donatıları (TS-500) 18

19 Kiriş donatıları (TS-500) Kiriş donatıları (DY-2007) 19

20 Kiriş donatıları (DY-2007) Enine donatı TS-500 ile aynı Kiriş donatıları (DY-2007) 20

21 Kolon donatıları (TS-500) Minimum Boyuna Donatı Her köşede bir çubuk. Maksimum Boyuna Donatı Bindirme bölgesinde 0.06 (hepsi aynı yerde ise bir kesitte 0.03) Kolon donatıları (TS-500) Yanal Donatı Çapı Yanal Donatı Aralığı Tutulmuş iki donatı arası 300 mm 21

22 Kolon donatıları (TS-500) Net Beton Örtüsü: İçteki elemanlar 20 mm Dıştaki elemanlar 25 mm Bindirme Bölgesinde Sargı En az 6φ8 Aralık h/4 200 mm Plastik Mafsal Nedir? 22

23 Eğrilik C c +T s = N φ = ε c /c Moment-Eğrilik ilişkisi 23

24 Eğrilik Birikmesi İdealleştirme 24

25 φ - θ Mafsal boyunca kesit dönme değerinin integrali mafsal dönme değerini verir. φ plastik mafsal boyunca sabit kabul edilirse : Plastik Mafsal 25

26 Mekanizma Plastik mafsal ve gerçek mafsalın mekanizma oluşturmak açısından farkı yoktur. 3P 1 L 16 M 6M y y M y := 16 P 1 = P 2 = 3L L 26

27 Sistem Kapasite Grafiği Kiriş orta noktası ile P kuvveti arasındaki ilişki bize sistemin kapasite grafiğini verir. Bu grafiğin bina için elde edilmesi durumunda binanın itme analizi (pushover) yapılmış olur. Kolon Davranışı Moment Diyagramı Kesme Diyagramı Sargı bölgeleri Kolon sarılma bölgelerindeki enine donatının hesabında, sadece deprem yüklerinden oluşan kesme kuvvetinin depremli durumdaki toplam kesme kuvvetinin yarısından daha büyük olması ve aynı zamanda Nd 0.05Ac fck koşulunun sağlanması halinde, betonun kesme dayanımına katkısı Vc = 0 alınacaktır. (DY-2007, ) 27

28 Kolon Donatıları (DY) Sarılma bölgesi b max, l n/6, 500 mm Sarılma bölgesinde Orta bölgede (8φ) Boyuna donatı en az 4φ16 veya 6φ14 Basınç donatısı davranışı Etriye aralığı boyuna donatı çapının 8 katını geçmemelidir. 28

29 Kolon Donatıları (DY) Tutulmuş iki donatı arası 25φ e (φ=8 ise 200 mm) Birleşim bölgeleri (DY-2007) Kuşatılmış birleşimlerde: Alt kolon sarılma bölgesindeki donatının en az %40 ı s 150 mm Kuşatılmamış birleşimlerde: Alt kolon sarılma bölgesindeki donatının en az %60 ı s 100 mm 29

30 Düşey ve Deprem Yükü (moment) Düşey ve Deprem Yükü (kesme) 30

31 Perde donatısı (TS-500) Düşey/Yatay donatı Donatı alanı *Perde 0015*P alanı Donatı aralığı 1.5t, 300 mm Çiroz 1 m 2 de en az 4 adet Kritik Perde Yüksekliği 31

32 Perde donatısı DY-2007 Perdelerde en büyük gerilmeler uç bölgelerinde oluşur. Uç bölgelerin sargılanması perde sünekliğini %100 den fazla arttırabilir. Perde donatısı (DY-2007) Kritik perde yüksekliği ( sargılama bölgesi) Perde uç bölgesi 32

33 Perde donatısı (DY-2007) Minimum gövde donatısı (uç bölge haricinde) Çiroz Uç bölge düşey donatısı Perde donatısı (DY-2007) Uç bölge yanal donatısı 33

34 Bağ Kirişi a) b) c) Bağ Kirişi a: klasik donatı, kesme kuvveti etkisi ile göçme, gevrek kırılma b: sık etriye, mesnetlerde eğilme göçmesi, tek yönlü etkide iyi olsa da iki yönlü etkide eğilme çatlaklarının birleşmesi sonucu kesme kırılması c: köşegen donatı, iki yönlü etki altında çekme ve kuvvetleri taşır, daha iyi. 34

35 Bağ Kirişi Çapraz donatı demetlerinde en az dört adet donatı bulunacak ve bu donatılar perde parçalarının içine doğru en az 1.5 l b kadar uzatılacaktır. Donatı demetleri özel deprem etriyeleri ile sarılacak ve kullanılacak etriyelerin çapı 8 mm den, aralığı ise çapraz donatı çapının 6 katından ve 100 mm den daha fazla olmayacaktır. A sd = V d / (2 f yd sin γ) 35

36 Bir doğrultuda çalışan plaklar Bir doğrultuda çalışan plaklar l uzun /l kısa > 2 Mesnete uzanan alt donatı 36

37 Bir doğrultuda çalışan plaklar İki doğrultuda çalışan plaklar 37

38 İki doğrultuda çalışan plaklar l uzun /l kısa 2 Duvar altı temeller 38

39 Tekil temeller Sürekli temeller Kiriş gibi donatılandırılır Çekme donatısının 1/3 kadar basınç donatısı Kolon bölgelerinde etriye sıklaştırmasına dikkat Gövde donatısı h > 600 mm Özellikle üstte ve yanda paspayına dikkat 50 mm 39

40 Donatı düzenleme Donatı düzenleme T T Donatı kabuğu parçalayabilir. Etriyeleri koparabilir T Donatıya tüm kesit karşı koyar. T 40

41 Donatı düzenleme Donatı düzenleme 41

42 Donatı düzenleme Donatı düzenleme Deprem etriyesi ise: 42

43 Donatı düzenleme Donatı düzenleme 43

44 Boşluklar Mafsal Oluşturma Sürekli boyuna donatı Süreksiz boyuna donatı Kesme dayanımı beton alanı azaldığı için düşük. Etriye konulamaz. Kesme talebinin yüksek olduğu durumlarda önerilmez. Ezilebilir dolgu malzemesi Beton basınç bölgesi yok. Kesitteki donatı çekme kuvveti çok düşük. 44

45 Mafsal Oluşturma Kesme dayanımı daha iyi. Etriye konulamaz. Donatı moment kolu sıfır Kesme talebinin yüksek olduğu durumlarda daha uygun. Donatı moment kolu yok. Kesitte moment sıfır. Mafsal Oluşturma Aynı şekilde kolonlar içinde uygulanabilir. Sistem periyodu arttırılarak deprem talebi azaltılabilir. Fakat sistem kararlılığı (stabilite) azalır! 45

46 Özetle Betonarme eleman için en olumsuz durum: Bindirme ve kenetlenme boyu yetersiz donatı Kesme kırılmasını önleyemeyecek miktarda yanal donatı Yeterli süneklik sağlayamayacak miktarda yanal donatı Doğru donatı düzenlemesi yapılmadan tasarım kağıt üzerinde kalır. Doğru donatı düzenleme iyi bir davranış bilgisi gerektirir. Prensipler Çekme gerilmelerini donatı ile karşıla Basınç gerilmeleri oluşan bölgelerde betonu iyi sargıla. Beton kabuk depremde dökülür, yok kabul edilir. Kabuk betonuna mesnetleme yapılmaz. Bindirme bölgelerini koru, sargıla. Donatıyı ihtiyaç duyulan noktadan kenetlenme boyu kadar uzat. 46

47 Kaynaklar TS-500 Deprem Yönetmeliği 2007 Ersoy ve Özcebe, Betonarme Celep ve Kumbasar, Betonarme Yapılar Atımtay, Betonarme Canbay, Betonarme Elemanlarda Donatı Düzenleme İlkeleri BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ TEŞEKKÜRLER! 47