DIŞ MERKEZ ÇELĐK ÇAPRAZ PERDELĐ BĐR YAPININ DBYBHY 2007 KURALLARINA GÖRE DEĞERLENDĐRĐLMESĐ

ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ DIŞ MERKEZ ÇELĐK ÇAPRAZ PERDELĐ BĐR YAPININ DBYBHY 007 KURALLARINA GÖRE DEĞERLENDĐRĐLMESĐ YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Đnş. Müh. Cavit Utku TURGUT Anabilim Dalı: Đnşaat Mühendisliği Programı: Yapı Mühendisliği ŞUBAT 009

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DIŞ MERKEZ ÇELİK ÇAPRAZ PERDELİ BİR YAPININ DBYBHY 007 KURALLARINA GÖRE DEĞERLENDİRİLMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ İnş. Müh. Cavit Utku TURGUT 50105105 Tezin Enstitüe Verildiği Tarih : 9 Aralık 008 Tezin Savunulduğu Tarih : 1 Ocak 009 Tez Danışmanı : Diğer Jüri Üeleri : Prof.Dr. Cavidan YORGUN Prof.Dr. Zafer ÖZTÜRK (YTÜ) Doç.Dr. Filiz PİROĞLU (İTÜ) ŞUBAT 009

ii

ÖNSÖZ Lisans ve üksek lisans eğitimim bounca bilgisi ve deneimi ile her zaman ol gösteren, anlaışını, değerli zamanını ve emeğini benden esirgemeen Saın Hocam Prof. Dr. Cavidan YORGUN a şükranlarımı sunarım. Arıca desteklerini ve ardımlarını sunmaktan hiçbir zaman çekinmeen değerli arkadaşlarıma da teşekkürlerimi sunarım. Tüm haatım bounca her zaman anımda olan aileme, koşulsuz sundukları sevgi ve anlaış için, maddi ve manevi sağladıkları destek için arıca teşekkürü bir borç bilirim. Şubat 009 Cavit Utku TURGUT İnşaat Mühendisi iii

iv

İÇİNDEKİLER KISALTMALAR... vi TABLO LİSTESİ... vii ŞEKİL LİSTESİ...viii SEMBOL LİSTESİ... ix ÖZET... xiii SUMMARY... xiv 1. GİRİŞ... 1 1.1 Çelik Çerçevelerin Depremde Davranışı... 1 1. Dış Merkez Çelik Çaprazlı Perdeler... 1.3 Çalışmanın Amacı.... DIŞ MERKEZ ÇELİK ÇAPRAZLI PERDELER...3.1 Dış Merkez Çaprazlı Çerçevelerde Uzun Bağ Kirişlerinin Denesel Performansı..... 4. Kısa Bağ Kirişli Dış Merkez Çaprazlı Çerçevelerin Performansı.... 11.3 Dış Merkez Çelik Çaprazlı Çerçeveler İçin Bulonlu Bağ Kirişleri.. 18 3. HER İKİ DOĞRULTUDA DIŞ MERKEZ ÇELİK ÇAPRAZLI PERDELERDEN OLUŞAN SİSTEMİN İNCELENMESİ... 7 3.1 Genel Bilgiler... 7 3. Yükler... 8 3..1 Düşe ükler... 8 3.. Deprem Yükleri... 8 3..3 Rüzgar Yükleri... 9 3.3 Deprem Karakteristikleri... 9 3.4 Yer Değiştirme Kontrolleri ve Düzensizlikler... 30 3.4.1 Göreli Kat Ötelemeleri...30 3.4. Düzensizlik Kontrolleri...30 3.4..1 Planda Düzensizlik Durumları... 30 3.4.. Düşe Doğrultuda Düzensizlik Durumları...31 3.5 Kombinasonlar... 3 3.6 Eleman Kontrolleri... 33 3.6.1 Ana Kiriş... 33 3.6. Tali Kiriş...36 3.6.3 Bağ Kirişi... 38 3.6.3.1 Bağ Kirişinin Yanal Doğrultuda Mesnetlenmesi....38 3.6.3. Bağ Kirişi Bo Kontrolü....40 3.6.3.3 Bağ Kirişi Dönme Açısı...40 3.6.3.4 Bağ Kirişinin Tasarım Kesme Kuvvetinin Kontrolü...41 3.6.3.5 Kat Kirişinin Bağ Kirişi Dışında Kalan Bölümünün Kontrolü... 4 3.6.3.6 Bağ Kirişi Gövde Takvie Levhaları... 43 3.6.3.7 Rijitlik Levhası Gövde Kanakları Kontrolü... 45 3.6.3.8 Rijitlik Levhası Başlık Kanaklar Kontrolü...4 6 3.6.4 Kolonlar...46 3.6.4.1 Burkulma Hesabı... 47 v

3.6.4. DBYBHY 007 Uarınca Düşe Yükler ve Depremin Ortak Etkisine Göre Kontrol...48 3.6.5 Çaprazlar...49 3.6.6 Kolon Yüzündeki Guse Levhaları...5 3.6.6.1 Kolon İle İlgili Yerel Kontroller... 55 3.6.6. Kiriş İle İlgili Yerel Kontroller...57 3.6.6.3 Diagonal-Guse Birleşim Hesabı...59 3.6.6.4 Çekme Durumunda Guse Levhasının Kritik Kesit Kontrolü... 59 3.6.6.5 Basınç Durumunda Guse Levhasının Kritik Kesit Kontrolü...59 3.6.6.6 Guse Levhası Kenar Stabilitesi Kontrolü...61 3.6.6.7 Guse Levhası Yırtılma Kontrolü...63 3.6.7 Bağ Kirişi Guse Levhası...64 3.6.7.1 Kiriş İle İlgili Yerel Kontroller... 64 3.6.7. Diagonal-Guse Birleşim Hesabı... 66 3.6.7.3 Çekme Durumunda Guse Levhasının Kritik Kesit Kontrolü... 66 3.6.7.4 Basınç Durumunda Guse Levhasının Kritik Kesit Kontrolü... 66 3.6.7.5 Guse Levhası Kenar Stabilitesi Kontrolü...68 3.6.7.6 Guse Levhası Yırtılma Kontrolü... 69 3.6.7.7 DBYBHY 007 Uarınca Çapraz Bağ Kirişi Birleşimi...70 3.6.7.8 Kapasitee Göre Diagonal-Guse Birleşim Hesabı... 70 3.6.7.9 Kapasitee Göre Guse Levhasının Kritik Kesit Kontrolü... 71 3.6.7.10 Kapasitee Göre Guse Levhası Yırtılma Kontrolü...71 3.7 Ana Kiriş Tali Kiriş Birleşimi... 71 3.7.1 Kama Kontrolü...71 3.7. Ezilme Kontrolü... 7 3.8 Kolon Ana Kiriş Birleşimi...74 3.8.1 Kama Kontrolü...74 3.8. Ezilme Kontrolü...76 3.9 Kolon Eki Hesabı...77 3.9.1 Gövde Bulonları Kontrolü... 78 3.9. Başlık Bulonları Kontrolü...80 3.10 Kolon Aağı Tasarımı...81 3.10.1 Basınç Kuvveti Etkisi Altında Ankraj Plakası Tasarımı...81 3.10. Çekme Kuvveti Etkisi Altında Ankraj Plakası Tasarımı...84 3.10.3 Kama Elemanında Kesme Kuvveti Kontrolü...85 3.10.4 Çekme Durumunda Ankraj Bulonları Kontrolü...85 4. BİR DOĞRULTUDA DIŞ MERKEZÇAPRAZLI PERDELERDEN DİĞER DOĞRULTUDA MOMENT AKTARAN ÇERÇEVELERDEN OLUŞAN SİSTEMİN İNCELENMESİ... 87 4.1 Genel Bilgiler...87 4. Deprem Karakteristikleri...87 4.3 Yer Değiştirme Kontrolleri ve Düzensizlikler... 88 4.3.1 Göreli Kat Ötelemeleri...88 4.3. Düzensizlik Kontrolleri... 89 4.3..1 Planda Düzensizlik Durumları...89 4.3.. Düşe Doğrultuda Düzensizlik Durumları... 89 4.4 Eleman Tahkikleri...90 4.4.1 Kiriş Kontrolleri... 90 4.4. Kolon Kontrolleri...95 4.4..1 Burkulma Hesabı... 96 vi

4.4.. Eğilme Kontrolü... 97 4.4.3 Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Şartı...97 5 SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRMELER...101 5.1 Dış Merkez Çelik Çaprazlı Perdelerden Oluşan Sistemin Değerlendirilmesi...101 5.Bir Yönde Moment Aktaran Çerçevelerden Oluşan Sistemin Değerlendirilmesi...103 5.3 İki Yapı Sisteminin Kıaslanması...103 KAYNAKLAR... 105 EKLER... 107 ÖZGEÇMİŞ... 11 vii

KISALTMALAR AISC ASCE ASD BKDKKB DBYBHY DMÇÇ EOD ISO : American Institute of Steel Construction : American Societ of Civil Engineers : Allowable Stres Design : Bağ kirişi dışında kalan kiriş bölümü : Deprem bölgelerinde apılacak binalar hakkında önetmelik : Dış merkez çelik çapraz : Elastik olmaan deformason : International Organization for Standardization viii

ÇİZELGE LİSTESİ Çizelge.1 Çizelge. Çizelge.3 Çizelge.4 Çizelge.5 Çizelge.6 Çizelge.7 Çizelge.8 Çizelge.9 Çizelge 3.1 Çizelge 3. Çizelge 3.3 Çizelge 4.1 Çizelge 5.1 Çizelge A.1 Çizelge A. Çizelge A.3 Çizelge A.4 Çizelge A.5 Çizelge A.6 Çizelge A.7 Çizelge A.8 Çizelge A.9 ÇizelgeA.10 Çizelge A.11 Çizelge A.1 Çizelge A.13 Çizelge A.14 : Dene numuneleri görünüşü... : Bağ kirişlerinin kesit özellikleri... : Periot değerleri... : Statik lineer olmaan analiz sonuçları... : Lineer olmaan dinamik analiz sonuçları... : Bağ kirişlerindeki en büük plastik mafsal dönmeleri... : Çaprazlardaki en büük plastik mafsal dönmeleri... : Bulonlu bağ kirişlerinin karakteristik özellikleri... : Akma durumunda ve maksimum kesme kuvvetleri... : Toplam kat ağırlıkları ve kütleleri... : Azaltılmış göreli kat ötelemeleri ve etkin göreli kat ötelemeleri... : Kolon taban aağı tasarımında kullanılacak ük değerleri... : Azaltılmış göreli kat ötelemeleri ve etkin göreli kat ötelemeleri... : Göreli Kat Ötelemeleri Karşılaştırılması... : E x deprem ükleri için düğüm noktası deplasmanları... : E deprem ükleri için düğüm noktası deplasmanları... : E xne deprem ükleri için düğüm noktası deplasmanları... : E xpe deprem ükleri için düğüm noktası deplasmanları... : E nex deprem ükleri için düğüm noktası deplasmanları... : E pex deprem ükleri için düğüm noktası deplasmanları... : 1 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 6 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 17 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 19 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 1 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 6 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 17 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... : 19 numaralı düğüm noktası azaltılmış ve etkin göreli kat ötelemeleri (E pex )... 7 8 13 14 15 18 18 1 4 31 3 8 90 105 110 111 11 113 114 115 116 116 116 116 17 117 117 117 Safa ix

ŞEKİL LİSTESİ Şekil.1 Şekil. Şekil.3 Şekil.4 Şekil.5 Şekil.6 Şekil.7 Şekil 3.1 Şekil 3. Şekil 3.3 Şekil 3.4 Şekil 3.5 Şekil 3.6 Şekil 3.7 Şekil 3.8 Şekil 3.9 Şekil 3.10 Şekil 3.11 Şekil 3.1 Şekil 3.13 Şekil 3.14 Şekil 3.15 Şekil 3.16 Şekil 4.1 Şekil B.1 Şekil B. Şekil B.3 Şekil B.4 Şekil B.5 Şekil B.6 Şekil B.7 Şekil B.8 : (a) DMÇ nin prototipi ve plt bileşeni, (b) Test düzeneğinin şematik görünüşü... : Berkitme levhaları erleşimi... : Dış merkez çaprazların erleşimi... : Çerçeve geometrileri... : Bulonlu bağ kirişi... : (a) Klasik bağ kirişinin deformasonu, (b) Panel bölgesinin idealleştirilmesi, (c) Deformasonu... : (a) Bulonlu bağ kirişinin deformasonu, (b) İdealleştirilmesi... : Plan görünüşü ve uç düğüm noktaları... : Bağ kirişi takvie levhaları... : Kolona gelen kuvvetlerin dağılımı... : Kolon guse levhasının çapraz ardında kalan boları... : Guse levhası boları... : Yırtılma tahkiki için gerekli olan boutlar... : Bağ kirişi guse levhası detaları... : Bağ kirişi guse levhasının çapraz ardında kalan boları... : Ana kiriş-tali kiriş birleşim detaları... : Ana kiriş-kolon birleşim detaları... : Kolon eki detaları... : İzin verilen gerilme... : Kritik kesitler... : Kolon ankraj plakası plan görünüşü... : Kolon ankraj plakası ve kama elemanı... : Çekme kuvveti etkisinde taban plakası... : Plan görünüşü ve uç düğüm noktaları... : 1. kat plan görünüşü... : 6. kat plan görünüşü... : A-A aksı görünüşü... : E-E aksı görünüşü... : 1-1 aksı görünüşü... : 4-4 aksı görünüşü... : 1-1 aksı görünüşü... : 4-4 aksı görünüşü... 6 8 1 14 19 3 4 8 44 55 61 63 64 65 68 7 76 79 83 83 85 85 85 89 110 111 111 11 11 113 113 114 Safa x

SEMBOL LİSTESİ a a,b A A l A 0 A b A f A gv A k A lb A lg A nt A nv A r A st A w b B,N b f b r c C b C f C v d d D D a D l D t DD1, DD D ALJ, D ALS e E x E E xpe E xne : Etkili kanak kalınlığı : Bağ kirişi panel boutları : Kopma uzaması : Gerekli taban plakası alanı : Etkin er ivmesi katsaısı : Bulonun diş açılmamış en kesit alanı : Başlık alanı : Kama etkisine maruz brüt alan : Eleman enkesit alanı : Başlık levhası alanı : Gövde levhası alanı : Çekme etkisine maruz net alan : Kama etkisine maruz net alan : Rüzgar etkilerine maruz kalan alan : Rijitlik levhası alanı : Kesme alanı : Kesit genişliği : Taban plakası boutları : Kiriş başlık genişliği : Rijitlik levhası genişliği : Kolon üzündeki guse levhası uzunluğu : Kiriş basınç başlığının değişken moment etkisi altında olması durumunda, değişken moment etkisini göz önünde bulundurmak için kullanılan katsaı : Aerodinamik ük katsaısı : Gövde stabilitesini göz önünde bulundurmak için kullanılan katsaı : Gövde üksekliği : Taban ankraj plakası hesabında kesit üksekliği : Dairesel halka kesitlerde dış çap : Akma gerilmesi arttırma gerilmesi : Ölü ük : Toplam bağ kirişi er değiştirmesi : Bağ kirişi diagonal er değiştirme ölçerlerinin kaıtlarından elde edilen Değerler : Bağ kirişi kama er değiştirme ölçerlerinin kaıtlarından elde edilen değerler : Bağ kirişi bou : X önündeki deprem kuvveti : Y önündeki deprem kuvveti : X önündeki deprem kuvveti (pozitif önünde 5% de dışmerkezlik) : X önündeki deprem kuvveti (negatif önünde 5% de dışmerkezlik) xi

E pex : Y önündeki deprem kuvveti (pozitif x önünde 5% de dışmerkezlik) E nex : Y önündeki deprem kuvveti (negatif x önünde 5% de dışmerkezlik) e b : Kiriş üksekliğinin arısı e c : Kolon üksekliğinin arısı e d : Bulonlu bağ kirişi bou E s : Çeliğin elastisite modülü F max : Maksimum sehim değeri F b : Eğilme durumu için emnietli akma gerilmesi F cr : Burkulma durumunda kritik akma daanımı F cr : Burkulma güvenlik gerilmesi F e : Kanak metalinin çekme daanımı F nv : Bulon malzemesinin karakteristik kama daanımı F p : Eksenel ük altında izin verilen gerilme değeri F u : Çelik malzemenin kopma daanımı F ub : Bulon malzemesinin karakteristik kopma daanımı F : Çelik malzemenin akma daanımı g : Sabit ük g d : Dış duvar ükü h : Kesit üksekliği H N : Binanın temel üstünden itibaren ölçülen toplam üksekliği H ub : Tasarım kuvvetinin kiriş üzeindeki ata bileşeni H uc : Tasarım kuvvetinin kolon üzeindeki ata bileşeni h i : Binanın i. katının kat üksekliği I : Bina önem katsaısı I x, I : Atalet momenti I, I 3 : Dairesel kesitin atalet momentleri i min : Minimum atalet arıçapı K : Burkulma katsaısı L : Eleman uzunluğu L l : Hareketli ük L r : Çatı hareketli ükü l : Etkili kanak bou l b : Tutulu olmaan basınç başlığı uzunluğu L c : Bulon delik kenarından birleştirilen eleman kenarına uzaklık L fg : En büük desteklenmemiş guse plakası kenar uzunluğunu L g1, L g, L g3 : Guse levhasının ardında kalan çapraz boları L g, ort : Guse levhasının ardında kalan ortalama çapraz bou L x, L : X ve Y önünde rijitleştirilmemiş plaka uzunlukları l w : Diagonal elemanın guse levhası ile temas halindeki uzunluğu m : Taban plakasının kolon kesit üksekliği dışında kalan bölümünün arısı m i : Binanın i. katının kütlesi M max : Maksimum moment M p : Plastik moment taşıma kapasitesi M pa : Kolonun alt ucunda hesaplanan moment taşıma kapasitesi M pi : Kirişin sol ucu i de hesaplanan moment taşıma kapasitesi M pj : Kirişin sağ ucu j de hesaplanan moment taşıma kapasitesi : Kolonun üst ucunda hesaplanan moment taşıma kapasitesi M pü xii

M pn M x n n arısı N d eksenel N bp P b P ba P ç P g P go P k P max P nb P nc P ub P uc P t P u q q l q r q k R r r 1 R a R n R nw S S max S min s S kx, S k T A, T B T b t t f t r t w U bs V d V max V n V p V ub V uc : İndirgenmiş moment kapasitesi : Kesitin eğilme momenti kapasitesi : Hareketli ük katılım katsaısı : Taban plakasının kolon kesit genişliğ dışında kalan bölümünün : Düşe ükler ve deprem üklerinin ortak etkisi altında hesaplanan Kuvvet : Eksenel basınç kapasitesi : Diagonal elemana gelen maksimum basınç kuvveti : Kolon başlığına gelen kuvvet : Diagonal elemana gelen maksimum çekme kuvveti : Burkulma daanımı : Kolon gövdesine gelen kuvvet : Kanak sınır ük değeri : Maksimum burkulma ükü : Kiriş üzündeki levhanın ük taşıma kapasitesi : Kolon üzündeki levhanın ük taşıma kapasitesi : Kiriş üzüne gelen maksimum kuvvet : Kolon üzüne gelen maksimum kuvvet : Bileşke kuvvet : Von-mises kriteri ile bulunan bileşke kuvvet : Rüzgar ükü : Hareketli ük : Çatı hareketli ükü : Kar ükü : Taşııcı sistem davranış katsaısı : Atalet arıçapı : Çapraz bitişinin sistem noktasına olan mesafesi : Bir bulona gelen kuvvet : Sınır ük değeri : Kanak karakteristik daanımı : Taban kesme kuvveti : Maksimum taban kesme kuvveti : Ters öndeki maksimum taban kesme kuvveti : Bulon deliklerinin merkezleri arasındaki uzaklık : Burkulma bou : Karakteristik spektrum periotları : Bir bulonun güvenle aktarabileceği kuvvet : Levha et kalınlığı : Başlık kalınlığı : Rijitlik levhası kalınlığı : Gövdenin kalınlığı : Gerilme aılmasına bağlı katsaı : Kesme kuvveti : Maksimum kama kuvveti : Kesitin kama daanımı : Kesitin plastik kesme kuvveti taşıma kapasitesi : Çapraz tasarım kuvvetinin kiriş üzündeki düşe bileşeni : Çapraz tasarım kuvvetinin kolon üzündeki düşe bileşeni xiii

W px : Pozitif X önünde rüzgar ükü W p : Pozitif Y önünde rüzgar ükü W nx : Negatif X önünde rüzgar ükü W n : Negatif Y önünde rüzgar ükü W g : Kritik whitmore genişliği W p : Plastik mukavemet momenti W x, W : Sırasıla X ve Y önlerinde elastik mukavemet momenti w : Köşe kanak etkili kenar bou w i : Binanın i. katının, hareketli ük katılım katsaısı kullanılarak hesaplanan ağırlığı α : Kolon üzeinden guse plakası birleşiminin merkezine olan mesafe β : Kiriş üzeinden guse plakası birleşiminin merkezine olan mesafe Δ i : Binanın i. katındaki azaltılmış göreli kat ötelemesi (Δ i ) ort : Binanın i. katındaki ortalama azaltılmış göreli kat ötelemesi Δ max : Azaltılmış en büük göreli kat ötelemesi Δ min : Azaltılmış en küçük göreli kat ötelemesi Δ ort : Azaltılmış ortalama göreli kat ötelemesi δ : Etkin göreli kat ötelemesi η bi : i. katta tanımlanan burulma düzensizliği katsaısı η ki : i. katta tanımlanan rijitlik düzensizliği katsaısı θ : Çapraz aksı ile kolon düşe aksı arasındaki açı θ j, θ m, θ s : Birleşimin üst, orta ve altındaki dönmler θ p : Göreli kat ötelemesi açısı θ pl : Plastik mafsal dönmesi λ : Narinlik λ p : Sınır narinlik oranı σ be : Basınç Emniet gerilmesi γ : Bağ kirişi çarpılma açısı γ AL : Birleşimdeki kamaa bağlı olarak medana gelen bağ kirişi dönme açısının eşdeğeri γ MB : Bulon daanımı için güvenlik katsaısı γ p : Bağ kirişi dönme açısı γ T : Toplam bağ kirişi çarpılma açısı Ω : Güvenlik katsaısı : Büütme katsaısı Ω o xiv

DIŞ MERKEZ ÇELİK ÇAPRAZ PERDELİ BİR YAPININ DBYBHY 007 KURALLARINA GÖRE DEĞERLENDİRİLMESİ ÖZET Yapılan çalışmanın amacı, dış merkez çelik çaprazlı perdelerin, deprem etkileri altındaki performanslarının ve tasarım detalarının incelenerek bu konuda DBYBHY 007 de verilen kuralların değerlendirilmesi ile birlikte moment aktaran çerçevelerden oluşan sistemin deprem etkileri altında performansının dış merkez çelik çapraz perdeli sistemin performansı ile karşılaştırılmasıdır. Bu amaçla özellikle son ıllarda apılan çalışmalar kapsamlı olarak incelenmiştir. Daha sonra seçilen altı katlı bir çelik apının tasarımı ile DBYBHY 007 kuralları değerlendirilmiştir. Elemanların tasarımında TS 648 Çelik Yapılar Standardı esas alınmıştır. Hesap öntemi olarak güvenlik daanımına göre tasarım kullanılmıştır. ASCE 7-05 de güvenlik daanımlarına göre tasarım için verilen ük kombinasonları dikkate alınmıştır. Tasarımda TS 648 önetmeliği ile AISC 360-05 (Specification for Structural Buildings) standardından fadalanılmıştır. İlk olarak dış merkez çelik çapraz perdeli sistemin üç boutlu modeli ETABS programı ile oluşturulmuş ve çözülmüştür. Deprem ükleri eşdeğer deprem ükü öntemi ardımıla apıa etkitilmiştir. Yapının döşeme sistemi erinde dökme betonarme sistem olarak düşünülmüştür. Dış merkez çapraz sistemi olarak iki çapraz arasında çalışan bağ kirişli sistem tercih edilmiştir. Bağ kirişleri için Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 007 de verilen sınırlar dikkate alınmıştır. Arıca apılan denesel çalışmalar sonucu sismik etkiler altında çok daha ii performans sergilediği kanıtlanan kısa bağ kirişleri tercih edilmiştir. İkinci aşamada sistemin bir doğrultuda moment aktaran çerçevelerden, diğer doğrultuda dış merkez çelik çaprazlı perdelerden oluştuğu düşünülmüş ve dış merkez çelik çaprazlı sistemde kullanılan kesitler değiştirilmeden sistemin deprem etkileri altında periot ve kat ötelemeleri değerleri tesbit edilmiştir. Arıca elemanların DBYBHY 007 kuralları için kontrolleri apılmıştır. En son olarak her iki sistemin deprem performansları karşılaştırılmış ve DBYBHY 007 e göre apılan kontroller değerlendirilmiştir. xv

xvi

DESIGN OF A SIX STORY ECCENTRICALLY BRACED FRAME BUILDING ACCORDING TO TURKISH SEISMIC DESIGN CODE 007 SUMMARY The aim of the project is to examine performance and design details of eccentricall braced frames, comment on the rules given in the new Turkish Seismic Design Code which published on the ear 007 and to compare performance of the eccentricall braced frames with moment frames under earthquake action. For this aim, detailed examination of especiall recent studies are done. After that, a six stor building is designed according to the rules given in the new Turkish Seismic design Code. For the design of frame elements, TS 648, Turkish Specification for Steel Structures, is used. As the method of calculations, allowable stress design is chosed. The structure is analized according to load combination that is given in ASCE 7-05 for allowable stress design. AISC 360-05 (Specification for Structural Buildings) is used for design along with TS 648. Firstl, 3D model of the structure is formed and solved with ETABS. Earthquake loads impacted to the structure with Equivalent Earthquake Loads Method. The floor sstem of the structure is thought to be reinforced concrete sstem applied on the construction site. As the eccentricall braced frame tpe, chevron brace is prefered. For the link elements, the provisions of 007 Turkish seismic code is applied. Short link elements, which is proven with experimental researches to have a great performance when exposed to seismic effects are used. Secondl, it has been thought that, the sstem is consist of moment frames in one direction, and eccentricall braced frames on the perpendicular direction. Same sections are used for the columns and beams with eccentricall braced sstem in both direction and the period and stor drifts of moment frame sstem is found. Also, analsis of the beams and columns are done according to Turkish Seismic Design Code. In the end, the two sstems are compared for the earthquake performance and the element analsis for the two sstem according to Turkish Seismic Design Code are examined. xvii

xviii

1 GİRİŞ 1.1 Çelik Çerçevelerin Depremde Davranışı Depreme daanıklı çelik çerçeveler enerji sönümleici bir davranış sergileecek şekilde tasarlanır. Çoğu durumda, güçlü deprem etkileri altında çerçevelerin enerji sönümleici bölümleri elastik olmaan deformasonlara maruz kalır[9]. Moment aktaran çerçevelerde ata rijitlik genellikle kolon ve kirişlerin eğilme rijitliği ile sağlanır. AISC Seismic Provisions da üç çeşit moment aktaran çerçeve tanımlanmıştır: normal moment aktaran çerçeveler, orta moment aktaran çerçeveler ve özel moment aktaran çerçeveler. Her çerçevenin farklı sünek davranışa bağlı olarak farklı apı davranış katsaısına sahip olduğu belirtilmektedir. Bu değerler, normal moment aktaran çerçeveler için 4, orta moment aktaran çerçeveler için 6, özel moment aktaran çerçeveler için 8 olarak verilmektedir. Merkezi çaprazlı çerçeveler genellikle az ve orta katlı apıların deprem ve rüzgar etkilerine karşı ata daanım ve rijitliğini sağlamak için kullanılır. Arzu edilen tasarım, plastik deformasonların sadece çapraz elemanlarda medana gelmesi, kolon kiriş ve birleşimlerin zarar görmeden deprem sonrası düşe ük taşıma kapasitesini korumasıdır. AISC Seismic Provisions da iki tür merkezi çelik çaprazlı sistem tanımlanmıştır: normal merkezi çelik çaprazlı çerçeveler ve özel merkezi çelik çaprazlı çerçeveler. Özel merkezi çelik çaprazlı çerçeveler için verilen apı davranış katsaısı 6 dır (bu değer normal merkezi çelik çaprazlı çerçeveler için 5 dir). Dış merkez çelik çaprazlı çerçevelerde, moment aktaran çerçevelerin ve merkezi çelik çaprazlı çerçevelerin avantajları birleştirilmektedir. Dış merkez çelik çaprazlı çerçeveler kesme a da eğilmede akan bağ kirişleri vasıtasıla enerji utarlar. Dış merkez çelik çaprazlı sistemlerde, çaprazlarda oluşan eksenel kuvvet küçük bir kiriş parçasına kesme a da eğilme olula aktarılır. Kapasiete göre tasarım kriterlerine göre, bağ kirişi olarak isimlendirilen bu kiriş parçası dışında çerçevei oluşturan diğer elemanlar (kolon kiriş ve birleşimler) tasarım depremi altında elastik bölgede kalmalıdır [13]. 1

1. Dış Merkez Çelik Çaprazlı Perdeler Dış merkez çelik çaprazlı perdeler, oğun sismik etkilere karşı komak için, ata olarak rijit ve ii bir enerji utma kapasitesine sahip olan bir çerçeve sisteme olan ihtiaç sonucu ortaa çıkmıştır [7]. 1970 li ılların başında Japona da, dış merkez çelik çaprazlı çerçeve sistemi denilen, moment aktaran çerçevelerle çaprazlı çerçevelerin avantajlarını birleştiren eni bir sistem geliştirilmiştir. Dış merkez çelik çaprazlı sistemler, kesmee a da eğilmee çalışan bağ kirişlerin kotrollü akması ile, enerjinin utulmasını sağlar. Amerika Birleşik Devletlerinde, dış merkez çelik çaprazlar ilk olarak Roeder ve Popov tarafından çalışılmıştır. 1980 lerde, dış merkez çaprazların döngüsel etkiler altında, bağ kirişi davranışını gözlemlemek için çeşitli çalışmalar apılmıştır [17]. Tipik bir dış merkez çapraz perde, bir kirişten, bir vea iki çaprazdan ve bir kolondan medana gelir. Konfigürasonu, çerçevenin en azından bir ucundan dış merkez olarak bağlanması dışında geleneksel çaprazlı perdelere benzemektedir. Dış merkez birleşim, çerçevee bitişik kirişte eğilme ve kesme kuvvetleri oluşturur. Bu kuvvetlerin oğunlaştığı kiriş parçasına bağ kirişi denir. Dış merkez çaprazların ata rijitliği, en başta bağ kirişi bounun kiriş bouna oranının fonksionudur. Bağ kirişi bou azaldıkça, çerçevenin rijitliği artar ve merkezi çaprazlı bir çerçevenin rijitliğine aklaşır. Bağ kirişi bou uzadıkça, kiriş daha esnek olur ve moment aktaran çerçevenin rijitliğine aklaşır [7]. 1.3 Çalışmanın Amacı Yapılan çalışmada, son ıllarda özellikle depremler sonucunda medana gelen can ve mal kaıplarını önlemek için geliştirilen sistemler arasında en başta gelen, deprem etkilerini utma kapasitesi çok üksek olan dış merkez çelik çaprazlı perdeler incelenmiştir. Öncelikle dış merkez çaprazlı perdelerin genel özellikleri açıklanmış ve son ıllarda apılan çalışmalar özetlenmiş, daha sonra dış merkez çaprazlı bir apının Deprem Bölgelerinde Yapılar Hakkında Yönetmelik, 007, TS648 ve AISC 360-05 Specification for Structural Steel Buildings uarınca boutlandırılması ve deta tasarımları apılmıştır.

. DIŞ MERKEZ ÇELİK ÇAPRAZLI PERDELER Dış merkez çelik çaprazlı sistem, çaprazlarda oluşan eksenel ükün, küçük bir kiriş parçasında oluşan kesme vea eğilme etkileri vasıtasıla bir kolona a da başka bir çapraz elemana aktarıldığı sistemdir. Şekil.1 de tipik DMÇÇ sistemler gösterilmektedir. Kritik kiriş parçası bağ kirişi olarak isimlendirilir ve bou e ile ifade edilir. Dış merkez çaprazlı sistemlerdeki bağ kirişleri, deprem nedenile oluşan enerjinin apıda kararlı bir şekilde sönümlenmesini sağlaan sigortalardır. Bağ kirişi dışında kalan bütün bölümler (bağ kirişi dışında kalan kiriş bölümü, çaprazlar, kolonlar ve birleşimler), kapasitee daalı tasarım kuralları gereğince, tasarım depremi etkisinde elastik bölgede kalmalıdır [17]. Kısa bağ kirişleri kesme etkileri altında akarken, uzun bağ kirişleri eğilme a da kesme ve eğilmenin kombinasonu etkileri altında akar. Bağ kirişinin kesme etkileri altında akması için (kısa bağ kirişi olabilmesi için) Kasai ve Popov (199) [10] aşağıdaki denklemi önermektedir. e 1. 6 M V p p (.1) Burada, V p kesitin plastik kesme kuvveti taşıma kapasitesi, M p, plastik moment taşıma kapasitesidir. V 0. 55dt p w F (.) M W p p F (.3) Yukarıdaki şartı sağlaan bağ kirişleri kısa bağ kirişleri, sağlamaanlar uzun bağ kirişleri olarak değerlendirilecektir [10]. Bu bölümde uzun ve kısa bağ kirişli sistemleri anlatan birer adet bilimsel çalışma incelenmiş, sonrasında değiştirilebilir bağ kirişleri ile ilgili apılan bir çalışmanın detaları verilmiştir. Uzun bağ kirişli çapraz sistemler kısa bağ kirişli sistemlere göre her ne kadar tercih edilmese de kullanım alanları vardır. İlk incelenen bilimsel çalışma bu tür bağ 3

kirişlerinin özelliklerini, avantajlarını ve dezavantajlarını vermektedir. İkinci çalışmada, dış merkez çaprazlı perdelerin en çok kullanılan ve en ii performansı sağlaan türü olan kısa bağ kirişlilerin farklı geometrilerinin incelendiği bir çalışmadır. Bu çalışmada farklı geometrilerin üstün ve zaıf önleri karşılaştırılmıştır. Üçüncü çalışmada, dış merkez çelik çaprazlı sistemlerin deprem sırasında en çok zarar gören kısmı olan bağ kirişlerinin değiştirilebilir bağ kirişleri olması durumunda sistemin davranışı incelenmiştir. Depremde zarar gören bağ kirişinin değiştirilip erine enisinin takılması, bölece onarım malietinin azaltılması amaçlanmaktadır. Bulonlu bağ kirişlerinin ugulanabilirliğini araştırmak için apılan denesel ve teorik çalışmalar anlatılmıştır..1 Dış Merkez Çaprazlı Çerçvelerde Uzun Bağ Kirişlerinin Denesel Performansı Sismik ük taşııcı DMÇÇ sistemi ile ilgili son on beş ılda apılan tasarımlar ve medana gelen gelişmeler kısa bağ kirişleri düşünülerek gerçekleştirilmiştir. Daha önce apılan çalışmalar kısa bağ kirişlerinin rijitlik, daanım ve EOD kapasitesi ile ilgili avantajlarını göstermiştir. Bununla birlikte uzun bağ kirişi ile ilgili apılan çalışmalar vardır. Büük açıklıklar gerektiren mimari ve fonksionel gereklilikler uzun bağ kirişlerinin kullanılması için en önemli nedendir. Uzun bağ kirişlerinin kullanımı ile ilgili gereklilikler ile birlikte bu konuda apılan denesel çalışmaların etersizliği de göz önünde bulundurularak, uzun bağ kirişleri DMÇÇ lerin davranışları ile ilgili denesel bir çalışma apılmıştır. Bu çalışmanın amaçları uzun bağ kirişlerinin, akma mekanizmalarını ve göçme modlarını daha ii anlamak, plastik dönme kapasiteleri ve kopma daanımları ile ilgili veri toplamak, rijitleştirici elemanların erel stabilite kaıplarını engellemekteki etkisini araştırmak, BKDKKB de medana gelebilecek olası daanım ve stabilite problemlerini belirlemektir. Proje için seçilen numuneler Şekil.1 de görülmektedir. 1 adet numune üzerinde, 14 adet test apılmıştır. Kiriş ve bağ kirişleri için kullanılan kesitler bütün numunelerde A36 çeliğinden W1x16 ve W1x kesitlerinden seçilmiştir. Bağ kirişi boutları 508 mm ile 154 mm arasında, a da boutsuz olarak verilirse, 1.45-4.5 M p /V p arasında değişmektedir. Bütün numunelerin kolonlarında, A36 4

çeliğinden, W10x77 kesitler kullanılmıştır. Kolonun panel bölgesinin EOD i minimum düzede tutmak için kesitlerin gövde kalınlıkları eterince fazladır. Çaprazlarla kirişler arasındaki açı 8 o ile 51 o arasında değişmektedir. Bu açı azaldıkça, kirişe gelen eksenel kuvvet, dolaısıla kirişin akma olasılığı ve stabilite kabı hızla artmaktadır. Çizelge.1 de kullanılan numunelere ait çeşitli özellikler verilmiştir. e (a) (b) Şekil.1: (a) DMÇ nin prototipi ve alt bileşeni; (b) Test düzeneğinin şematik görünüşü Bazı numuneler hariç, bütün numuneler kapasitee göre tasarım aklaşımına göre tasarlanmıştır. Bu aklaşıma göre çaprazlar ve kirişler bağ kirişinden gelen tahmini maksimum üklere göre tasarlanmaktadır. Kapasitee göre tasarım ilkeleri bazı numunelerde bilerek, aşırı EOD ler olması durumunda sistemin davranışını görmek için terk edilmiştir. Şekil. de rijitleştirici elemanların konumları ve çapraz birleşim paneli olarak adlandırılan bölge gösterilmiştir. Bağ kirişi a da çapraz birleşim panelindeki elemanlar, başlık burkulması, gövde burkulması ve erel eğilmeli burkulma etkilerini azaltmak vea ertelemek için erleştirilen elemanlardır. Bütün numuneler çapraz üzerinde, iki taraflı gövde üksekliği kadar üksekliği olan rijitleştirici levhalarla desteklenmiştir (Şekil.). 5

Çizelge.1: Dene Numuneleri Numune Numarası Kiriş Kesiti Çapraz Kesiti Bağ Kirişi Bou e (inch) Çapraz- Kiriş Arasındaki Açı (derece) 1, W1x16 W8x31 8 48. I 3 W1x TS7x4x5/16 33 51. I 4 W1x TS7x4x5/16 33 51. III 5 W1x16 W10x6 44 33. I 6 W1x16 W10x6 44 33. III 7 W1x16 TS4x5x1/4 9 8.4 IV 8 W1x TS6x6x1/4 36 9 IV 9 W1x TS6x6x1/4 0 43.5 V 10 W1x16 TS6x6x1/4 1 48. V 11 W1x TS5x5x5/16 7.5 48. II 11R1, 11R W1x TS5x5x5/16 6.8 48. VI 1 W1x W8x31 60 48. VII Bağ Kirişi- Kolon Birleşim Tipi Çapraz Birleşim Türü doğrudan kanak doğrudan kanak doğrudan kanak doğrudan kanak doğrudan kanak berkitmeli guse levhalı doğrudan kanak berkitmeli guse levhalı berkitmeli guse levhalı berkitmeli guse levhalı berkitmeli guse levhalı doğrudan kanak Test Düzeneği A A A B B B B A A A A A Diğer bütün rijitleştirici elemanlar tek taraflı olarak erleştirilmiştir. Çizelge. de verilen gövdenin bir kısmını destekleen rijitleştirici elemanlar dışında, bütün rijitleştirici elemanlar gövde üksekliği bounca devam etmiş, başlıklardan ve gövdeden kanaklanmıştır (Verilen V p ve M p değerleri ölçülen boutlar ve çekme testleri ile elde edilen değerlerdir). Bütün kirişlerde ata mesnetler bağ kirişi bitişlerinde ve kiriş aralarında ugulanmıştır. 6

çapraz birlesim paneli a n a 3 a a 1 her iki üzde berkitme levhalari Şekil.: Berkitme levhaları erleşimi Kirişlerin gerçek stabilite limitlerini belirleebilmek ve kiriş stabilite kabının daanım ve sünekliğe etkisini belirleebilmek amacıla bazı numunelerde ata mesnetlerin aralıkları geniş tutulmuştur. Bağ kirişlerinin kolonlara birleşimleri için çeşitli detalar kullanılmıştır. Numune Numarası Çizelge.: Bağ kirişlerinin kesit özellikleri Bağ Kirişi Kesiti M p M p /V p (inch) e/(m p /V p ) V p (kip) (kip.inch) 1 W1x16 75 937 1.5.5 W1x16 74 944 1.8.0 3 W1x 103 143 13.9.40 4 W1x 100 1437 14.4.30 5 W1x16 74 943 1.7 3.45 6 W1x16 84 1089 13.0 3.40 7 W1x16 73 95 1.7.30 8 W1x 88 140 14.1.55 9 W1x 89 140 13.9 1.45 10 W1x16 73 98 1.7 1.65 11 W1x 9 189 14.0.00 1 W1x 90 16 14.1 4.5 Yapılan testlerde, bütün numuneler için göçme moduna kadar ükler ve erdeğiştirmeler döngüsel olarak artırılmıştır. Testlerde elde edilen sonuçlara göre, akma medana geldikten sonra farklı şekillerde stabilite kaıpları medana gelmiştir. Narin başlığa sahip olan numunelerde (Wx16), kolona akın bağ kirişi elemanında 7

ilk olarak ani başlık burkulması gözlemlenmiştir. Bu başlık burkulması, çoğu zaman görünüşte ciddi bir durum olarak düşünülse de, genellikle numunenin ük taşıma kapasitesinde kada değer bir azalmaa sebep olmamıştır. Kolona akın bölgedeki başlık burkulmasından sonra genellikle, bağ kirişinin hemen dışındaki çapraz birleşim bölgesinde ani üst başlık burkulması medana gelmiştir. Bağ kirişi dışında medana gelen bu burkulma durumu, ük taşıma kapasitesinde, döngüsel üklemelerle birlikte gittikçe kötüleşen bir şekilde azalmaa sebep olmuştur. Bu durumun istisnası, başlıklarında burkulma medana gelmeen numunesidir. numunesi bağ kirişinin rijitleştirilmemiş panel bölgesi nedenile gövdede kesme burkulmasına maruz kalmış, sonrasında da bağ kirişi gövdesinde medana gelen ırtılma ile göçmüştür. Kompakt başlıklar için (W1x), bağ kirişi bitişlerinde çok az başlık burkulması medana gelmiş, bağ kirişi dışında başlıklarda burkulma medana gelmemiştir. Bu numunelerin bağ kirişlerinde vea BKDKKB larda erel burkulma gözlenmemiştir. Çok uzun, W1x kesitinde bağ kirişi bulunan 1 numunesinde, başlıklarda burkulma gözlenmemiştir. Fakat bağ kirişinde ve BKDKKB de ciddi miktarda anal burulmalı burkulma gözlenmiştir. Bu anal burulmalı burkulma, bağ kirişi bitişindeki ata mesnetlerde büük düzlem dışı kuvvetlerin oluşmasına sebep olarak, ük taşıma kapasitesini önemli oranda azaltmıştır. Numunelerin çoğunluğu için etkin göçme modu, bağ kirişi-kolon birleşiminde medana gelen göçmedir. Bu göçme modları uzun bağ kirişlerinin bitişlerinde oluşan çok üksek eğilme momentlerine bağlanabileceği gibi, geleneksel bağ kirişi-kolon birleşimlerindeki kısıtlamalara da bağlanabilir. Kiriş üst başlığında, üçgen kaplama plakaları kullanılarak apılan birleşimler, mükemmel bir performans sergilemiş, bağ kirişi momentlerini 1.55 M p gibi çok üksek bir değerde bile karşılaabilmiştir. Tek bir dene kesin olarak bir sonuca varılması için eterli olmasa da, üzerinde durulmaa değer bir birleşimdir. Bütün numuneler için plastik dönme kapasiteleri, birleşim göçmelerinde p =0.03 radandan 0.1 radana kadar, a da döngüsel ükleme için 0. 015 radandan 0.06 radana kadar değerler elde edilmiştir. Referans olarak kısa bağ kirişleri, tek önlü üklemede p =0.0 radan, döngüsel üklemede 0. 10 radana kadar dönme kapasitesine sahiptirler. Baskın olan birleşim göçmelerinin dışında, bu testlere 8

bağlı olarak uzun bağ kirişleri ile ilgili birtakım gözlemler apılabilir. Test numunelerinin davranışlarından, bağ kirişi boundaki artışla beraber kesme davranışından, eğilme davranışına geçiş kolaca gözlemlenebilmektedir. Çok uzun bağ kirişlerinde, eğilmenin baskın olduğu çok net görülmektedir. Bağ kirişinde akma, sadece bağ kirişi bitişlerinde gözlemlenmiş ve sadece başlık burkulması ve erel burulmalı burkulma davranışlarında olduğu gibi eğilmenin etkin olduğu stabilite kaıpları gözlemlenmiştir. Bağ kirişi bou arttıkça, kesme etkili ve eğilme etkili davranış için kesin bir sınır oktur. Daha doğrusu, gözlemler, kademeli bir geçişin olduğunu göstermektedir. Dış merkez çaprazlarla ilgili şartnamelerin geliştirilmesi aşamasında, 1.6 M p /V p ile.6 M p /V p arası bölge, kesmee çalışan bağ kirişlerinden, eğilmee çalışan bağ kirişlerine geçiş bölgesi olarak kabul edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan numunelerden bazıları.6 M p /V p sınırına çok akın olmasına rağmen, ciddi bir biçimde elastik olmaan kesme deformasonunun etkileri görülmüştür, bu da.6 M p /V p değerinin eğilmee çalışan bağ kirişlerine geçiş için ugun bir değer olmadığını göstermektedir. Bu ve diğer test programlarından elde edilen verilere göre, kesmee çalışan bağ kirişlerinden eğilmee çalışan bağ kirişlerine geçiş için ugun aralık olarak 1.6 M p /V p -3 M p /V p değeri önerilmektedir. Yapılan testler göstermiştir ki, rijitleştirici elemanlar kullanılarak uzun bağ kirişlerinin başlıklarının burkulmasını ertelemek mümkün değildir. Bununla birlikte, kısa bağ kirişlerinin aksine, rijitleştirilmiş uzun bağ kirişlerinin başlıklarında burkulmanın başlaması çok ciddi bir ola değildir. W1x16 numunelerinde görüldüğü gibi, bağ kirişi başlıklarında medana gelen çok ciddi burkulmalar bile daanımda a çok az kaıba sebep olmuş a da hiç olmamıştır. Bağ kirişi bitişlerine erleştirilen rijitleştirici elemanlar, başlık burkulmasını önlemese de, başlık burkulmasına bağlı olarak medana gelen daanım kaıplarını sınırlandırmaktadır. Uzun W1x bağ kirişleri için, erel burulmalı burkulma baskın stabilite kaıbıdır. Bağ kirişi bitişlerine erleştirilen rijitleştirici elemanlar bağ kirişi peformansını olumlu etkilemiş ve erel burulmalı burkulmaa karşı mesnet teşkil etmiştir. Test numunelerinin gözlenen performansına göre, uzun bağ kirişlerinde (e > 1.6 M p /V p ) rijitleştirici elemanların, bağ kirişinin her iki bitişinden itibaren, b f başlık 9

genişliği olmak üzere, 1.5 b f mesafede erleştirilmesi önerilir. 1.6 M p /V p ve 3 M p /V p aralığında, başlık burkulması ve erel burulmalı burkulma ihtimalinin anında, kesmee bağlı akma ihtimali olduğu için elastik olmaan gövde burkulması medana gelebilir. Bu nedenle, bu aralıkta, bağ kirişi bitişlerinden itibaren 1.5b f mesafede konulan rijitleştirici elemanların anında, bağ kirişinin orta kısmında gövdenin rijitleştirilmesi gerekir. Yapılan testlere göre, kısa bağ kirişlerinde ugulanan eşit aralıklı rijitleştirici eleman kriteri, uzun bağ kirişlerinin orta kısmı için de ii bir aklaşımdır. 3 M p /V p bounun ötesinde, ortada elastik olmaan gövde burkulması olması ihtimali oktur, dolaısıla bağ kirişi bitişlerinde 1.5b f mesafede konulan rijitleştirici elemanların dışında rijitleştirici eleman kullanmaa ihtiaç oktur. Rijitleştirici elemanlar kiriş üksekliği kadar olmalı, her iki başlığa ve gövdee, başlık burkulmasını ve erel burulmalı burkulmaı önlemek için kanaklanmalıdır. Başka bir önemli nokta, uzun bağ kirişlerinin dışındaki çapraz birleşim paneli denilen bölümde rijitleştirme apılması gereğidir. Bütün uzun bağ kirişlerinin çapraz birleşim panelinde rijitleştirici eleman kullanılması önerilir. Test sonuçlarına göre, rijitleştirici elemanların eri bağ kirişinden itibaren 1.5b f mesafede olması ugundur. Rijitleştirici elemanın, kirişin kısmi üksekliği bounca erleştirilmesi eterlidir, çünkü erel burkulma çapraz birleşim panelinin üst kısmında medana gelmektedir. BKDKKB de elastik olmaan aktivitenin etkilerini araştırmak için, bazı numuneler özel olarak tasarlanmıştır. Çapraz-kiriş arasındaki açı düşük tutulmuş, bölece kirişte çok üksek eksenel ük oluşmuştur. Arıca düşük eğilme rijitliğine sahip elemanlar seçilerek, bağ kirişinin neredese tüm uç momenti kirişe aktarılmıştır. Arıca bu numuneler için kapasitee daalı tasarım ilkeleri bilinçli olarak göz ardı edilmiştir. Bu numunelerin hepsi, kirişlerinin erel burulmalı burkulmaa maruz kalmasına bağlı olarak daanım ve dönme kapasitesi kabına uğramışlardır. Bununla birlikte, çaprazın eğilme daanımı ve rijitliği üksek olan numunelerde, kirişe aktarılan bağ kirişi uç momenti ciddi oranda azalmıştır. Bazı başka numunelerde BKDKKB de akma gözlenmiştir. Özellikle çapraz birleşim panelinde kısıtlandığı sürece, bağ kirişinin dışındaki kiriş bölümünde medana gelen akmanın performansa zararı oktur. Aslında bu akma enerji sönümlenmesine katkı sağladığı ve bağ kirişindeki EOD taleplerini azalttığı için fadalıdır. Buna göre, bağ kirişinin dışında kalan bölümün tamamen elastik kalması, stabilitesi sağlanabildiği sürece gerekli değildir. 10

Şunu da belirtmek gerekir ki, çaprazların kiriş alt başlıklarına birleştirildiği alışıldık çapraz detaında, kirişin üst başlığı stabilite açısından önemlidir. Bu durumda, kompozit bir döşeme sisteminin varlığı kirişin stabilitesini eterince sağlaacaktır. Bu denesel çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, kolonlara birleşen dış merkez uzun bağ kirişlerinin (e > 1.6 M p /V p ) kullanılmaması önerilir. Kolonlara birleştirilmesi ugun olmasa da, eldeki veriler, iki çapraz arasında çalıştığı sürece uzun bağ kirişlerinin eterli elastik olmaan dönme kapasitesi sağladığını göstermektedir. Eldeki veriler ine göstermektedir ki, kısa kesmee çalışan bağ kirişleri mükemmel bir performans sağlamaktadır ve ilk tercih olarak kullanılmalıdır. Bununla birlikte, kurallarına göre ugulanmışsa, iki çapraz arasında çalışan uzun bağ kirişli DMÇÇ ler de eterli bir performans sergilemektedir. Bu testler dış merkez çaprazların kirişleri için kapasitee daalı tasarımın önemini bir kez daha göstermiştir. Bağ kirişinin dışında gerçekleşen sınırlı bir akma kabul edilebilir, hatta fadalı olabilir. Bununla birlikte, kiriş ciddi erel burulmalı burkulma oluşmadan, bağ kirişinin maksimum daanımına ve dönme kapasitesine erişmesine izin vermelidir. Aksi halde, dış merkez çapraz sistemin genel performansı düşürülmüş olur [10].. Kısa Bağ Kirişli Dış Merkez Çaprazlı Çerçevelerin Performansı Şekil.3 de gösterilen erlerde dış merkez çaprazların bulunduğu on katlı bir apı incelenmiştir. dis merkez çelik çaprazlar Şekil.3: Dış merkez çaprazların erleşimi 11

Yapıda 6.6m genişliğinde X önünde 6 adet, Y önünde adet açıklık bulunmaktadır. Dış merkez çaprazlı çerçeveler geçerli Romana şartnamelerine göre düzenlenmiştir. Dış merkez çaprazlar altı farklı konfigürasona göre düzenlenmiştir (altı farklı çapraz sistemi kullanılarak). Her bir çözümde 1. m uzunluğunda kısa bağ kirişleri kullanılmıştır. Şekil.4 de altı farklı geometri gösterilmiştir. Farklı çaprazlı çerçevelerde benzer boutlar kullanılmış, bölece birbirine akın özdeğerler elde edilmiştir. Analiz edilen altı farklı çapraz sisteminin ilk üç periot değeri çizelge.3 de verilmiştir. Farklı apısal elemanlarda plastik deformasonların oluşumunu başarılı bir şekilde görebilmek için, analiz edilen dış merkez çaprazların her biri için lineer olmaan statik analizler apılmıştır. Hesaplar, ilk titreşim moduna göre çerçevenin üstüne dağıtılmış düşe ükler ve monotonik olarak artırılmış ata üklere göre apılan bir analizden ibarettir. Çizelge.4 de analize ait bazı sonuçlar er almaktadır (S taban kesme kuvvetini ve bu değere karşılık gelen son katın er değiştirme değerini vermektedir). Çizelge.3: Periot değerleri Periot K Çapraz DC Çapraz DM Çapraz V Çapraz Z Çapraz Y Çapraz T 1 (s) 1.15 1.111 1.067 1.104 1.109 1.11 T (s) 0.405 0.401 0.366 0.385 0.406 0.390 T 3 (s) 0.6 0.7 0.07 0.3 0.4 0.7 6 adet dış merkez çaprazın her biri ani taban etkileri altında analiz edilmiştir. Etkiler 04.03.1977 Vrancea depreminden alınmış (son altmış ılda Romana da medana gelen en şiddetli depremdir, Richter ölçeğine göre 7. şiddetindedir), ve N-S bileşenli ivme kaıtlarından oluşmuştur. Bu kada ait maksimum ivme değeri, aklaşık olarak erçekimi ivmesinin 0. katıdır. Neredese bütün en büük ivme değerlerini içerdiği ve bütün elastik olmaan aktivite bu periotta medana geldiği için kaıtların ilk 0 saniesi kullanılmıştır. Bütün analizler 0.01 sanie zaman artımları ile apılmıştır. Daha büük zaman artımları (0.01 sanie) ile daha küçük zaman artımları (0.0075 ve 0.005 sanie) için birbirine çok akın sonuçlar çıkmıştır. Sönümleme dikkate alınmamıştır. Altı çerçeve 1

de birbirine akın özdeğerlere sahip olacak şekilde boutlandırıldısa da, davranışları oldukça farklıdır. K Çapraz DC Çapraz DM Çapraz V Çapraz Z Çapraz Y Çapraz Şekil.4: Çerçeve geometrileri Çizelge.5 de analiz sonucu elde edilen kesme kuvvetinin en büük değerleri (S max ve S min ) ile son kata ait ata er değiştirmelerin en büük değerleri ( ve max min ) görülmektedir. S max bir öndeki hareket için tabandaki en büük kesme kuvveti iken, max en üst katta anı öndeki hareket için en büük er değiştirme değeridir. S min ve min diğer öndeki maksimum kesme kuvveti ve er değiştirme değerleridir. Çizelge.4: Statik lineer olmaan analiz sonuçları Bağ Kirişi Dışında İlk Plastik Mafsalın Oluşumu Plastik Göçme Mekanizmasının Oluşumundan Önceki Son Değerler Çapraz İlk Plastik Mafsalın Oluşumu S (kn) (mm) S(kN) (mm) S(kN) (mm) K 1317.6 5.09 415.5 50.909 703.8 1856.039 DC 1304.1 51.850 57.3 48.55 3480.6 143.375 DM 1318.0 51.767 860.7 17.404 350.7 1319.18 V 1311.7 51.857 304.6 65.357 3405.0 1608.640 Z 131.4 51.803 903.8 71.18 384.5 154.133 Y 130.0 51.91 581.6 190.341 3836.1 189.671 K Çaprazların Davranışları: Üst katlara ait merkez kolondaki ve bazı çaprazlardaki küçük er değiştirmeler dışında, potansiel plastik bölgeler dışında (bağ kirişleri ve birinci kat kolon ve çaprazlarının alt ucu) EOD medana gelmemiştir. 13

Analizler sırasında neredese bütün bağ kirişlerinde plastik deformasonlar medana gelmiştir. İlk edi katta bu deformasonlar fazladır. Kadedilen maksimum plastik mafsal dönmesi 0.08345 radan, maksimum toplam plastik mafsal dönmesi de 0.141 radandır. Çizelge.5: Lineer olmaan dinamik analiz sonuçları Çerçeve S min (kn) S max (kn) min (m) max (m) K -304 573-0.0451 0.30 DC -507 873-0.0993 0.987 DM -3356 3393-0.1577 0.333 V -33 3189-0.1570 0.65 Z -3004 3181-0.1171 0.83 Y -351 350-0.43 0.503 Bağ kirişlerinin dışındaki kiriş elemanları, analiz edilen diğer çerçevelerdeki benzer kiriş elemanlarından daha küçük en kesit alanına sahip olmasına rağmen, elastik bölgede kalmıştır. Genellikle maksimum ük tesirleri kirişin bağ kirişi bitişlerinde (kolon bitişlerinde değil) medana gelmiştir. Analizler sırasında, bazı çaprazlarda, farklı moment değerlerinde küçük EOD ler medana gelmiştir.. kat merkez kolonu dışında, tabandaki potansiel plastik bölge dışında, hiçbir kolonda EOD medana gelmemiştir. Kolonlardaki maksimum eğilme momenti diğer çerçevelerin kolonlarında medana gelen moment değerlerinden çok küçüktür. Bu durum K çaprazlarda bağ kirişlerinin kolona akın bölgelerde bulunmaması ile açıklanabilir. DC Çaprazların Davranışları: Neredese bütün bağ kirişlerinde plastik deformasonlar gözlenebilmektedir. K çaprazın değerleri ile karşılaştırıldığında, bağ kirişlerinin deformasonları alt katlarda daha az, üst katlarda fazladır. Kadedilen maksimum plastik mafsal dönmesi 0.0790 radan, maksimum toplam plastik mafsal dönmesi 0.1199 radandır. Bağ kirişleri dışında kalan kiriş bölümleri analizlerde elastik davranış sergilemiştir. Dördüncü kattaki marjinal bir kolon dışında, kolon tabanına akın potansiel plastik bölgeler dışındaki kolonlarda hiçbir elastik olmaan er değiştirmee 14

rastlanmamıştır. K çaprazlara ait kolonlarda kadedilen eğilme momenti değerlerine göre kolonlardaki eğilme momenti değerleri çok büüktür. Analizler süresince çaprazların bir çoğunda farklı momentlerde EOD ler gözlemlenmiştir. Şurası bir gerçektir ki K çaprazlar DC çaprazlara göre daha arzu edilen bir davranış sergilemektedir. DM Çaprazların Davranışları: Analizler süresince bütün bağ kirişi elemanlarında plastik deformasonlar gözlemlenmiştir. DC çaprazlarında elde edilen değerlerle karşılaştırıldığında, ilk iki kat hariç bağ kirişi elemanlarının deformasonları daha küçüktür. Kadedilen maksimum plastik mafsal dönmesi 0.06109 radan, maksimum toplam plastik mafsal dönmesi 0.11673 radandır. BKDKKB lerde EOD ler gözlemlenmemiştir. Kiriş bölümlerinde, eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri DC çaprazlarda elde edilen değerlerden büük, fakat K çaprazlarda elde edilen değerlerden küçüktür. Neredese bütün çaprazlarda farklı moment değerlerinde plastik deformasonlar gözlemlenmiştir. DC çaprazlarında elde edilenlere göre deformasonlar daha büüktür. Bu istenmeen davranış çaprazlarda medana gelen çok büük eksenel üklerle açıklanabilir. Bu eksenel ükler, çaprazların doğrudan kolonlara bağlandığı çerçevelerde görülenlerin en büüğüdür. Çizelge.6 da bağ kirişlerindeki en büük plastik mafsal dönmeleri verilmiştir. V Çaprazların Davranışları: İkinci kattaki tek bir çapraz dışında, potansiel plastikleşme bölgeleri dışında EOD gözlemlenmemiştir. Bağ kirişlerinin tamamında plastik deformasonlar medana gelmiştir. K, DC ve DM çaprazlardakine göre, kadedilen plastik mafsal dönmeleri çok daha küçüktür. V çaprazlarda bulunan çok saıda bağ kirişi bu durumu açıklaabilir. Tespit edilen maksimum plastik mafsal dönmesi 0.00387 radan, maksimum toplam plastik mafsal dönmesi 0.0457 radandır. Bağ kirişinin dışında kalan kiriş bölümleri elastik bölgede kalmıştır. Bağ kirişinin dışındaki kiriş bölümleri çapraz elemanlarla birlikte döşemeden gelen düşe üklerin önemli bir bölümünü taşımaktadır. Bu nedenledir ki K, DC ve DM çaprazlarının 15

BKDKKB lere göre eğilme momenti ve kesme kuvveti değerleri çok daha üksektir. Küçük EOD lerin (0.00043 radan) gözlendiği ikinci kattaki bir eleman dışında çaprazlar elastik bir davranış sergilemiştir. Dış kolonların potansiel plastikleşme bölgesinde kalan kısımlarında görülen küçük EOD ler ( =0.00140 radan) dışında kolonlarda elastik bölgede pl pl, top kalmıştır. Çaprazları doğrudan kolonlara bağlanan sistemlere göre (K, DC ve DM) bu V çaprazlı sistemin ana dezavantajı döşemelerde medana gelen göreli maksimum düşe er değiştirmelerdir. Z Çaprazların Davranışları: Analizler bounca, neredese bütün bağ kirişlerince plastik deformasonlar gözlemlenmiştir. Bu deformasonlar V çaprazlarda görülenlerden daha fazla, K, DC ve DM çaprazlarda görülenlerden daha azdır. Maksimum plastik mafsal dönmesi 0.07185 radan, maksimum toplam plastik mafsal dönmesi 0.07899 radandır. BKDKKB ler analizler bounca elastik bir davranış sergilemiştir. K, DC ve DM çaprazlı sistemlere göre, eğilme momenti ve kesme kuvveti değerleri çok daha üksektir. Farklı momentlerde, çaprazların çoğu plastik deformasonlar apmışlardır. Bütün plastik deformasonlar sınır değerdedir ve DC ve DM çaprazlı sistemlerin değerlerinden üksektir. Merkez kolonda (4, 5 ve 6. Katlarda) medana gelen küçük plastik deformasonlar dışında, kolon tabanlarındaki potansiel plastikleşme bölgeleri dışında EOD gözlemlenmemiştir. DC çaprazlı sisteme göre, kolonlardaki eğilme momenti değerleri çok küçüktür. Çizelge.7 da çaprazlardaki en büük plastik mafsal dönmeleri verilmiştir. Y Çaprazların Davranışları: Analizler bounca neredese bütün bağ kirişlerinde plastik deformasonlar medana gelmiştir. Bu deformasonlar, DC ve DM çaprazlarında oluşanlardan az, V çaprazlarda oluşanlardan fazladır. Tespit edilen maksimum plastik mafsal dönmesi 0.03993 radan, maksimum toplam plastik mafsal dönmesi 0.09844 radandır. İlk beş kattaki kirişlerin bitişlerinde büük EOD ler medana gelmiştir. Sadece son beş katın kirişleri elastik davranış sergilemiştir. 16