BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR VE ÇATLAK. NEJAT BAYÜLKE İnş. Y. Müh.

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR VE ÇATLAK NEJAT BAYÜLKE İnş. Y. Müh. nbayulke@artiproje.net

BETONARME Betonarme Yapı hasarını belirleme yöntemine geçmeden önce Betonarme yapı deprem davranış ve deprem hasarı «kültür» ne bir tür GİRİŞ

Betonarme yapı deprem davranışı Depremde «iyi, yeterli, istenen davranışı sağlayacağı» sanılan yapı özellikleri hesap ve davranış açıklaması

Fd = tasarım yükü (C=0.10-0.15 gibi) Fy=Akma yükü 1.5-2.0 x Fd Fe= Yapıda elastik davranış (hiç hasarsız) için gereken dayanım Spektrumdan bulunan elastik yük Fe/Fd = R katsayısı Süneklik m= u m / u y

Depreme dayanıklı yapı tasarım ilkeleri Elastik yatay yük taşıma gücü C=0.10-0.15 (1nci derece deprem bölgesinde) Sünek yapı elemanları: Yeterli etriye, kolonda kısıtlı düşey yük, boyuna donatılar yeterli ankraj ve bindirme boyunda Yatay ötelenmeleri kısıtlanmış (perde duvarlı yapı)

Yapı hasarını Belirleme Hasarın belirtisi olan çatlakların her türlü özellikleri ve oluş nedenleri çok iyi bilinmeli Türleri ayırt edilebilmeli Çatlağın düzeyi ve eleman davranışı Çatlak Boyutları ve azalmış dayanım

ÇATLAKLARIN BİLEŞENLERİ Çatlakların Cinsi Elemanın asal eksenine yada eksenlerine göre yaptığı açılar Elemanda yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

ÇATLAKLARIN CİNSİ Eğilme çatlağı Kesme çatlağı Çatlak ara yüzey dik doğrultuda çekme kuvvetinin etkidiğinin kanıtıdır. Basınç kuvveti etkiyorsa betonda ezilme donatıda burkulma vardır.

ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman üzerindeki yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman ekseni ile yaptığı açı Kolon ucunda ve yatay bir yanda betonda ezilme, diğer yanda yatay çatlak = eğilme momenti çatlağı Kolon ucunda ya da ortasında 45 derece açılı tek ya da birbirini kesen iki çatlak = kesme çatlağı

ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman eksenine yaptığı açı Kiriş açıklık ortasında dik = eğilme momenti çatlağı Kiriş mesnetine yakın ve 45 derece açılı kesme çatlağı

ÇATLAKLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman üzerindeki yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

ÇATLAKLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman üzerindeki yeri Mesnette açıklıkta

ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Genişliği Kılcal (elastik sınır pek aşılmamış,taşıma gücü kaybı yok) Donatıdaki gerilme akma gerilmesinin altında Milimetre genişliğinde (elastik sınır aşılmış giderek taşıma gücü kaybı başlıyor)donatı gerilmesi akma gerilmesinde. Donatıda kalıcı şekil değiştirme Santim genişliğinde (çok ileri düzeyde) taşıma gücü kaybı var, hasar ciddi boyutta donatıda pekleşme başlamış

ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Çatlakta yeni ya da eski olabilir Ara yüzeyinin durumu Kirli tozlu ara yüzey eski çatlak İki yandaki malzeme ara yüzeyleri oksitlenmiş=> eski çatlak yada parlak ve temiz => taze, yeni çatlak

ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ (Tekrar) Beton Eleman üzerindeki yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

Çatlağı kesen donatıdaki gerilme ve birim şekil değiştirme elemanda var olan sünekliğin ne kadarının kullanıldığını gösterir.

ÇATLAK GENİŞLİĞİ HASAR DÜZEYİ DONATI GERİLME DÜZEYİ ELEMANDA KALICI ÖTELENME YA DA DÖNME DONATIDA BİRİM ŞEKİL DEĞİŞTİRME DÜZEYİ KILCAL < 1 MM AZ-HAFİF AKMA GERİLMESİNİN ALTINDA YOK ELASTİK LİMİT ε 0.01 E ÇOK YAKIN MİLİMETRİK < 2-3 MM ORTA AKMA GERİLMESİ AŞILMIŞ ÇOK AZ DÖNME % 1 DEN AZ 0.01<ε s <0.05 ARASINDA SANTİM > 10 MM AĞIR AKMA GERİLMESİ ÖTESİNDE BÜYÜK DÖNME % 1-2 0.05 < ε s < 0.10 SANTİM > 20 30 MM ÇOK AĞIR BETON PARÇALARI DÖKÜLÜR DONATIDA PEKLEŞME GERİLMESİ İLERİ DÜZEYDE DÖNME % 2 DEN ÇOK ε s 0.10

Çatlağı kesen donatıda kalıcı birim şekil değiştirmenin önemi

Gevrek biçimde kopmuş demir ve açılmış (90 derece) bükülmüş etriye

Sünek biçimde bükülmüş demir ve açılmamış (90 derece) bükülmüş etriye

KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Yorulmadan kopma Ya da yüksek gerilmeden kopma Gevrek Yada sünek Farklı ara yüzey görüntüsü, kristal ya da doku yapısı Kopma uzaması va rmı? Az ya da çok olabilir.

KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Sünek kopma Kopmadan önce donatıda plastik şekil değiştirme Çap ya da en kesit küçülür ve uzama belirtisi var. Gri renkli ve lifli bir görünüş vardır

KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Gevrek kopma Hızlı ve ani kopmadır. Kopmadan önce çok az miktarda plastik şekil değiştirme, kesit incelmesi ya da uzama ya da hiç olmaz Parlak ve taneli bir ara yüzey görünümü vardır

KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Yorulmadan kopma Çok az şekil değiştirme Gevrek kopma görünümünde Çatlak oluşur ve yayılır En kesit küçüldüğü için yük taşınamaz ani ve hızlı kopma Kopma yüzeyinde 3-bölge var

KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Yorulmadan kopma 1-oldukça düzgün bir yüzey içinde çizgisel kırılmanın başladığı oyuk ya da dişler görülen yorulma bölgesi 2-düşük devirli daha pürüzlü yüzeyli bir yorulma bölgesi 3-tek devirli bir son kırılma bölgesi

YORULMADAN KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ

DEĞİŞİK YAPI ELEMANLARINDA ÇATLAKLAR Değişik betonarme yapı elemanlarında sık gözlenen çatlaklar

Alt katta kaldırılmış duvar

Döşemeye oturan duvar

Döşeme üst yüzeyinde çatlak

Döşeme alt yüzeyinde çatlak

Döşemenin üst yüzeyindeki kırılma çatlakları

Duvara oturan süreksiz döşemenin deformasyon eğilimi

DEPREM YÜKLERİ ALTINDA DÖŞEME ÇATLAKLARI

Kirişte moment çatlakları

Düşey yük etkisinde kiriş çatlakları

Betonda büzülme rötre çatlakları

Betonda büzülme rötre çatlakları Yatay elemanlarda olur Kuru iklimde Yaz-kış ve gece-gündüz sıcaklık farkı büyük Donatı yeterli ise kılcal düzeyde kalır Yüksek su / çimento oranı İyi sıkıştırılmamış ve kür edilmemiş beton

Saplama kirişte düşey yük çatlağı

Betonda büzülme rötre çatlakları

Betonda büzülme rötre çatlakları Yatay elemanlarda olur Kuru iklimde Yaz-kış ve gece-gündüz sıcaklık farkı büyük Donatı yeterli ise kılcal düzeyde kalır Yüksek su / çimento oranı İyi sıkıştırılmamış ve kür edilmemiş beton

KİRİŞLERDE HASAR

KİRİŞ MESNETİNDE DEPREM HASARI KILCAL ÇATLAK

KİRİŞLERDE 0TURMA HASARI

KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİM YERİ KİRİŞ DONATISI KOLON İÇİNDE ÇOK KISA İSE KİRİŞ KOLONA MAFSALLI BAĞLANMIŞ DEMEKTİR Kiriş ucunun moment taşıma gücü çok azdır.

KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMDE HASAR

KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİNDE HASAR

KİRİŞLERDE HASAR

KİRİŞTE EĞİK ÇEKME VE MOMENT HASARI

DOLGU DUVAR ÇATLAKLARI Betonarme yapının dolgu duvarının çatlak genişliği yapının ne kadar ötelendiğinin göstergesi olabilir!

DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-1

DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-2

Dolgu duvar hasarı

DÜŞEY YÜK ALTINDA KİRİŞTE KESME ÇATLAĞI

DÜŞEY YÜK ALTINDA KİRİŞLTE KESME ÇATLAĞI

DOLGU DUVAR HASARI

KALKAN DUVAR HASARI

Kolon Hasarı Betonarme yapım aşamaları

Kolon Hasarı Betonarme kolon yapım aşamaları

Kolonda aderans hasarı

Kolonda Deprem hasarı 1nci Aşama

Kolonda Deprem hasarı 2nci Aşama

Kolonda Deprem hasarı 3 ve 4ncü Aşamalar

Kolonda eğilme hasarı

KOLONDA EĞİLME HASARI

Kolon-Kiriş Ek Yeri Hasarı: KİRİŞİN KOPARAK DÜŞMESİ

Kolonda eğilme hasarı

KOLONDA EĞİLME HASARI

KOLONDA BASINÇ KIRILMASI

KOLONDA KESME HASARI

1992 Erzincan depremi kesme kırılması

KOLONDA KESME HASARI

İÇİNDEN PİS SU BORUSU GEÇEN KOLONDA KESME HASARI

Köşe kolon hasarı

KOLON KİRİŞ DÜĞÜM NOKTASINDA BASINÇ KIRILMASI

Kolon donatısında aderans hasarı

BOYUNA DONATILARIN BURKULMASINI ÖNLEMEK İÇİN ETRİYE

Kısa kolon kırılması

Kısa kolon kırılması YOK

Kısa kolon kırılması

PERDE DUVARLAR

Perde Duvarda Düzlem Dışına Burkulma

3 ŞUBAT 2002 ÇAY DEPREMİ PERDE DUVARDA KIRILMA

1 MAYIS 2003 BİNGÖL DEPREMİ BİNGÖL LİSE PANSİYON BİNASI

1 MAYIS 2003 BİNGÖL DEPREMİ BİNGÖL LİSE BİNASI

PERDE DUVARDA KESME HASARI

3 ŞUBAT 2002 ÇAY DEPREMİ Perde Duvar Alt Ucunda Betonda Tahta Parçası ve Süreksizlik

DÖŞEME BAĞ KİRİŞİ GİBİ 2011 ŞİLİ DEPREMİ

2010 ŞİLİ DEPREMİ

Şekil-76 Perde duvarda kesme ve eğilme çatlakları az hasar (FEMA-306 1998)

Şekil-77 Orta düzeyde betonarme perde duvar hasarı (FEMA-306 1998)

KONSOL UÇ SARKMASI Dolgu Duvar üstündeki kirişten düşey yük alır Bu yükü bir altındaki kirişe aktarır Konsol çıkma üstündeki katların dış duvarlarından yük alır. Bu yük kendi tasarım yükünden daha büyük olduğu için sehimi artar. Konsola oturan duvarlar çatlar

KAT DÜZEYİ FARKLI KOMŞU YAPILARIN ÇARPIŞMASI

AYNI KAT DÜZEYİNDE IN ÇARPIŞAN KOMŞU YAPILAR

MERDİVEN HASARI

ZEMİN KATIN EZİLMESİ İLE YIKILMIŞ YAPI Kolonların kesme dayanımı yok?

BÜYÜK YANAL ÖTELENME İLE YIKILMIŞ YAPI Kolon Uçlarında Moment kırılması Moment taşıma gücü yetersiz?

Kolonda Eğilme Kırılması

SONUÇ Hasarı ve Yıkılma nedeni hesaba dayanarak açıklanmalı Etkiyen kuvvet dayanımın üzerinde olduğu için hasar olur. «Yönetmeliğe uymadığı için hasar oldu» = yanlış Doğrusu: «yönetmeliğe uymadığı için dayanımı yetmedi» Bu durum «hesapla» gösterilmeli

HASARI AÇIKLAMA Tutarlı neden ve kanıtlar olmalı «kolon uçlarında mafsallaşma nedeni ile rijitliği azaldı, 2nci mertebeden momentler sonucu büyük yatay ötelenme ile yıkıldı»

HASARI AÇIKLAMA Eleman hasarı yapı hasarı ilişkisi kurulmalı «Kolonlardaki mafsallaşma yapının yanal rijitliğini azalttı» «Dolgu duvar hasarı ile yapının yanal rijitliği azaldı»

HASARI AÇIKLAMA Fen kurallarına dayanmalı «Projesine göre donatı miktarı var mı? Gereken biçim ve yerde mi?» «Beton dayanımı proje dayanımında mı?»

HASARI AÇIKLAMA Genellemelerden kaçınılmalı: Çeltiksuyu Yatılı Bölge Okulu 2003 Bingöl Depremi: «Yapı 2nci derece deprem bölgesi koşullarına göre tasarlanmıştı» «Burası sonra 1nci derece deprem bölgesi oldu» Ancak Bingöl de «2nci derece deprem bölgesine göre tasarlanmış bütün yapılar yıkılmadı.»

HASARI AÇIKLAMA Genellemelerden kaçınılmalı: Bu mantığa göre Bingöl «2nci derece deprem bölgesinde olduğu dönemde tasarlanmış binlerce yapının da yıkılması gerekirdi.»

TEŞEKKÜRLER