DEPREME DAYANıKLı BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPıLARDA TASARıM Doç.Dr. Ercan YÜKSEL İTÜ - İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı 8 Kasım 2016 Salı 17.00-19.00 Bakırköy Temsilciliği 9 Kasım 2016 Çarşamba 17.00-19.00 Kadıköy Temsilciliği 10 Kasım 2016 Perşembe 19.00-21.00 Karaköy Şubesi 1
İçerik 1. Giriş 2. Deprem Tecrübesi 3. Araştırma Geliştirme Faaliyetleri 4. Yeni Deprem Yönetmeliği Bölüm 8 5. Soru ve Yorumlar 11.11.2016 2
1. Giriş 11.11.2016 3
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. 11.11.2016 4
TÜRK PREFABRIK SEKTÖRÜNÜN GEÇMIŞI BETONARME ÖNÜRETIMLI ILK BINA TECRÜBELERI 1960 Lı YıLLARA KADAR GITMEKTEDIR. 1990 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. 11.11.2016 5
YAYGIN OLARAK KULLANILAN ÖNÜRETİMLİ YAPILAR : TEK KATLI ÇERÇEVE TÜRÜ SİSTEMLER 11.11.2016 6
YAYGIN OLARAK KULLANILAN ÖNÜRETİMLİ YAPILAR : AZ KATLI ÇERÇEVE TÜRÜ SİSTEMLER 11.11.2016 7
2. Deprem Tecrübesi 11.11.2016 8
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 1998 5.9 0.22 g 114 4 - Körfez / Kocaeli 1999 7.4 0.32 g 481 17 14 Bingol 2003 6.1 0.55 g 39 - - Van 2011 7.2 0.25 g 66-3 Toplam 700 17 21 Yaklaşık %3 11.11.2016 9
DEPREM TECRÜBELERİ Depremleri Hasarsız Atlatan Tek Katlı Çerçeve Sistemler 11.11.2016 10
DEPREM TECRÜBELERİ Fotoğraf: Hakan ATAKÖY 1999 Kocaeli Depremi Fotoğraf: Hakan ATAKÖY Montajı Tamamlanmamış Tek Katlı Endüstri Yapılarında Gözlenen Hasarlar 11.11.2016 11
DEPREM TECRÜBELERİ İnsan Hataları Kontrol Eksikliği 11.11.2016 12
Tek Katlı Endüstri Yapıları Mafsallı Kolon-Kiriş Birleşimi DEPREM TECRÜBELERİ
Narin Çatı Kirişinin Düzlemine Dik Deformasyonu DEPREM TECRÜBELERİ
DEPREM TECRÜBELERİ 1999 Kocaeli Depremi Kolon Tabanında Plastikleşme 11.11.2016 15
DEPREM TECRÜBELERİ Çatı düzlem içi rijitliğinin sağlanamamış olması Orta ve kenar akslar arasında yatay rijitlik farkı 11.11.2016 16
DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Kolon Tabanında Göçme 11.11.2016 17
DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Kolon tabanında plastikleşme, kolon-kiriş mafsallı bağlantı detayı hataları vb 11.11.2016 18
DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi 11.11.2016 19 Depremi Hasarsız Atlatmış Endüstri Yapıları
DEPREM TECRÜBELERİ Yapım Yılı 1984 Photo: Hakan Atakoy Çok Katlı Betonarme Önüretim Konut Binaları 11.11.2016 20
DEPREM TECRÜBELERİ 2004 Bingöl Depremi Photo: Hakan ATAKÖY Çok Katlı Betonarme Önüretim Konut Binaları 11.11.2016 21
DEPREM TECRÜBELERİ 1999 Kocaeli Depremi Avcılar-İstanbul Öğrenci Yurdu 11.11.2016 22
DEPREM TECRÜBELERİ Göçmen Konutları Kocaeli - 1990 11.11.2016 Çok Katlı Önüretim Paneller İle Üretilen Konut Türü Yapılar 23
DEPREM TECRÜBELERİ 1999 Kocaeli Depremi Yetersiz Üretilmiş Geleneksel Betonarme Bina ve Önüretimli Betonarme Bina 11.11.2016 24
DEPREM TECRÜBELERİ Ard-germe Çok Katlı Önüretimli Bina İnşaatı - VAN 11.11.2016 25
DEPREM TECRÜBELERİ 2011 Van Depremi Ard-germe Yöntemiyle Oluşturulmuş Betonarme Önüretimli Bina 11.11.2016 26
3. Araştırma-Geliştirme Faaliyetleri 11.11.2016 27
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) S30-14 3 14 S30-14M 3 14 2 14 2 14 3 14 3 14 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm S30-16 3 16 S30-18 3 18 2 16 2 18 3 16 3 18 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm 2 cm 26 cm 2 cm 30 cm 11.11.2016 28
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 11.11.2016 29
H [kn] KOLON DENEYLERİ (İTÜ TPB) 40 S30_14, Oturum 1-6 30 20 10 0-10 -20-30 -40-400 -300-200 -100 0 100 200 300 400 D [mm] 11.11.2016 30
MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ SAFECAST (2009-2012) (İTÜ AB) ENDÜSTRİ TİPİ KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ 11.11.2016 31
MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ SAFECAST (2009-2012) (İTÜ AB) KONUT TİPİ KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİ 11.11.2016 32
MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ SAFECAST (2009-2012) (İTÜ AB) 11.11.2016 33
Kuvvet (kn) ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING (2012-2015) (İTÜ-AB) 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80-250-200-150-100-50 0 50 100 150 200 250 Yerdeğiştirme (mm) ENERJİ SÖNÜLEYİCİ ÇELİK YASTIKLAR N=23 kn 11.11.2016 34
ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING (2012-2015) (İTÜ-AB) 11.11.2016 35
ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING (2012-2015) (İTÜ-AB) 11.11.2016 36
Force (kn) Displacement (mm) ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI SAFECLADDING (2012-2015) (İTÜ-AB) 100 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80-100 15 10 5 0 250 500 Step 750 1000 1250 0-5 -10-15 -250-200 -150-100 -50 0 50 100 150 200 250 Displacement (mm) 11.11.2016 37
Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi Dr.Cihan SOYDAN İTÜ - 2015
Dönme (rad) Dönme (rad) Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi Dr.Cihan SOYDAN İTÜ - 2015 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000-0.002-0.004-0.006-0.008 ERZ0.25 ERZ1.25 Yalın Sönümleyicili 0.015 0 5 10 15 0.010 20 25 Zaman (sn) 0.005 0.000-0.005 ERZ1.25 ERZ0.25 ERZ1.40-0.010-0.015 0 5 10 15 20 25 Zaman (sn) Yalın Sönümleyicili 11.11.2016 39
Efektif Kuvvet (kn) Efektif Kuvvet (kn) Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi Dr.Cihan SOYDAN İTÜ - 2015 80 60 40 20 0-20 ERZ1.25-40 Yalın 100-60 Sönümleyicili 80 ERZ1.40-80 60-50 -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 40 50 Göreli Yerdeğiştirme (mm) 20 0-20 -40-60 -80-100 Yalın Sönümleyicili -80-60 -40-20 0 20 40 60 80 Göreli Yerdeğiştirme (mm) 11.11.2016 40
4. Yeni Deprem Yönetmeliği Bölüm 8 11.11.2016 41
YENİ DEPREM YÖNETMELİĞİ BÖLÜM 8 8.1. KAPSAM 8.1.1 Deprem etkisi altında önüretimli betonarme bina taşıyıcı sistemlerinin tasarımına ilişkin özel kurallar bu Bölüm de verilmiştir. 8.1.2 Önüretimli betonarme binalarda kullanılan kolon kiriş bağlantı tipleri ile panel döşeme sistemleri ve bunların tasarımına ilişkin kurallar da bu Bölüm ün kapsamı içindedir. 8.1.3 Önüretimli betonarme binalarda çatı ve döşeme diyaframlarının oluşturulması ve deprem kuvvetlerinin diyaframlar aracılığı ile aktarılmasına ilişkin kurallar bu Bölüm de açıklanmıştır. 11.11.2016 42
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. 11.11.2016 43
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. 11.11.2016 44
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. 11.11.2016 45
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. 11.11.2016 46
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. 11.11.2016 47
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. 11.11.2016 48
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. 11.11.2016 49
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. 11.11.2016 50
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. 11.11.2016 51
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. 11.11.2016 52
ÖNÜRETİMLİ TAŞIYICI PANEL-DÖŞEME SİSTEMLERİ d 1 > 50mm d 2 70mm Çift Cidarlı Paneller Tek Cidarlı Paneller 11.11.2016 53
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. 11.11.2016 54
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. 11.11.2016 55
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. 11.11.2016 56
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. 11.11.2016 57
4. Soru ve Yorumlar 11.11.2016 58
İletişim Bilgileri Türkiye Prefabrik Birliği www.prefab.org.tr İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı www.steelab.itu.edu.tr Doç.Dr. Ercan YÜKSEL http://web.itu.edu.tr/~yukselerc/ yukselerc@itu.edu.tr 11.11.2016 59