KOLONLAR Sargı Etkisi Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 147
Üç eksenli gerilme etkisinde beton davranışı (RICHART deneyi-1928) ERSOY/ÖZCEBE, Sayfa 33 Yanal gerilmesiz betonun dayanımı gerilme N/mm 2 C0 100 f C 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 f C f C 0.004 N/mm 2 N/mm 2 0.008 0.012 0.016 0.020 0.024 0.028 0.032 C N/mm 2 C0 Yanal gerilmesiz betonun dayanımı Yanal gerilme altındaki betonun dayanımı c birim kısalma Uygulanan yanal gerilme Betonun dayanımı yanal gerilmenin dört katı kadar artar. Yanal gerilme etkisindeki beton çok daha büyük deformasyon yaptıktan sonra ezilir. Bu ise betonun, kalitesi aynı olmasına rağmen, çok daha sünek davrandığını gösterir. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 148
Kolonda sargı etkisi ERSOY/ÖZCEBE, Sayfa 35-36 N Eksenel yük N eksenel yük Fret adımı Fretli kolon Etriyeli kolon etriye adımı Fret(sargı) N çekirdek Beton örtüsü Boyuna donatı a çekirdek beton örtüsü etriye N a Etriyenin etkin olduğu bölge boyuna donatı çekirdek Beton örtüsü Etriyenin etkin olduğu bölge çekirdek Fret çekirdek q Poisson etkisiyle beton şişer, frete basınç uygular Fret tepki olarak betona yanal basınç uygular a-a Poisson etkisiyle beton şişer, etriyeyi dişarı doğru iter. Etriye bombelenir. Fret Sargı kolonun kemeridir! a 2 Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 149
Sargı (etriye, fret) etkisi ERSOY/ÖZCEBE, Sayfa 37 c fretli Çit ve sık etriyeli Tek ve sık etriyeli Tek ve seyrek etriyeli c0 c birim kısalma İyi düzenlenmiş sargı betonun dayanımını ve sünekliğini önemli ölçüde artırır. Fret en iyi sargışeklidir. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 150
Sargı yetersiz ise ne olur? ERSOY/ÖZCEBE, Sayfa 193 N Eksenel basınç kuvveti Kancasız etriye açılmış Etriye adımı Etriye Burkulan boyuna donatı a Etriye serbest açıklığı (bombelenme boyu) N Etriye adımı fazla olduğundan boyuna donatılar burkulmuş Sargı (etriye veya fret) adımı fazla ise, beton ezilir, ufalanır, dökülür. Etriye serbest açıklığı fazla ise, etriye dışarıya doğru bombelenir, etkinliği azalır ve yanal basınç düşer. Kancasız etriye açılır, betondan sıyrılır, sargı etkisi tamamen kaybolur. Basınç altındaki donatılar dışarı doğru burkulur. Sonuçta kolon kırılır. Kırılma genellikle kolonun alt ve üst ucunda olur. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 151
Boru! Hasarlı kolonların tümünde sargı aralıklarının çok fazla olduğuna, açıldığına veya koptuğuna dikkat ediniz. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 152
Burkulmuş boyuna donatı Etriye adımı çok fazla Kabuk dökülmüş, ancak çekirdek dağılmamış. Kolon yük taşımaya devam ediyor. Etriye çapı yetersiz Etriye sıklaştırması yapılmamış Hasar görmüş fakat sünek davranmış fretli kolon Hasar görmüş, fakat çok sünek davranış göstermiş etriyeli kolonlar Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 153
Sargı (ÖZET): Sargı, dayanımı ve sünekliği artırır. Fret en etkili sargı donatısıdır. Etriye/fret adımı küçük tutulmalıdır. Etriye serbest açıklığını (bombelenme boyunu) azaltmak için gerektiğinde birden çok etriye ve/veya çiroz kullanılmalıdır. Kalın etriye/fret davranışı olumlu etkiler. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 154
Boyuna donatı Etriye sargı (enine donatı) Filiz KOLON Sargı Örnekleri Kolonlarda sargı çok daha önemlidir. Çünkü kolon çok yüksek basınç etkisindedir ve şişerek patlama eğilimindedir. Burada verilen çizimler; uygulamada çok kullanılan kolon kesit tiplerinde boyuna donatı ve sargının (etriye, fret ve çirozlar) nasıl düzenlendiğini gösteren örneklerdir. Boyuna donatıların her birinin etriye, fret ve/veya çirozlar ile tutulduğuna dikkat ediniz. Poisson etkisiyle genişlemek isteyen beton, boyuna donatılardan hiçbirini kesit dışına itemeyecektir. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 155
Tek etriyeli Tek etriyeli Çift etriyeli Tek etriyeli ve çirozlu Çift etriyeli Çift etriyeli Çiroz boyuna donatıyı ve etriyeyi sarmalı! Çift etriyeli Çift etriyeli Tek etriyeli ve çirozlu Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 156
Üç etriyeli Dört etriyeli Üç etriyeli Üç etriyeli Dört etriyeli Üç etriyeli Beş etriyeli Dört etriyeli Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 157
Fretli İki etriyeli ve çirozlu İki etriyeli ve çirozlu Etriyeli dairesel kolon Etriyeli sekizgen kolon Fret Etriye Etriyeli-çirozlu altıgen kolon Fretli sekizgen kolon Fret Etriyeli altıgen kolon Etriyeli sekizgen kolon Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu Etriye 158
http://img522.imageshack.us/img522/3715/pict0024wk0.jpg Sargı donatısı betonlama sırasında yer değiştirmeyecek şekilde özenli ve sıkı bağlanmalıdır! Boyuna donatıları sıkıca kavramayan etriye veya çirozun hiçbir yararı yoktur. Kolonun her köşesinde en az bir boyuna donatı olmalı. Etriyenin her köşesinde en az bir boyuna donatı olmalı. Etriye bombelenme boyu elden geldiğince kısa olmalı (en fazla 15-20 cm civarı). Etriye bağlantı uçları hem kesit içinde hem de kolon boyunca şaşırtmalı düzenlenmeli. Etriye ve boyuna donatılar, aralarında boşluk kalmayacak şekilde, sıkıca birbirine bağlanmalıdır. Bu amaçla kaynak kullanılmaz. Etriye yerine çiroz da kullanılabilir. Ancak, elden geldiğince etriye tercih edilmelidir. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 159
Kiriş-kolon birleşim noktaları özenli sarılmayan yapı yıkılır Sargı kötü! Sargı iyi Deprem öncesi Deprem anında Deprem sonrası Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 160
http://www.be.itu.edu.tr/lisansustu/mimarliktabilisim/content/workshop_malzemeleri/group2.pdf Birleşim noktasında kolon mutlaka sarılmalıdır! http://www.be.itu.edu.tr/lisansustu/mimarliktabilisim/content/workshop_malzemeleri/group2.pdf Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 161
N d z y M yd Kolon eksenel kuvveti yönetmeliklerde verilen sınırları aşmamalıdır: M xd x Max N d 0.9f cd A c (TS 500-2000) Max N d 0.5f ck A c (Dep. Yön. -2007) Aksi halde hızlı sünme-büzülme etkileri nedeniyle kolon donatıları 3-8 ay içinde burkulur! Son yıllarda mühendisler C30/37-C45/55 gibi yüksek dayanımlı beton kullanmakta kolon kesitlerini bu nedenle küçük tutmaktadırlar. Bu tutum sakıncalıdır: Aşırı donatı konulmak zorunlu olur, sığmaz. Büzülme-sünme nedeniyle kolon hasar görür. Kolonun moment kapasitesi düşük kalır. Kuvvetli kiriş-zayıf kolon düzensizliği oluşur. Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 162
400 cm 180 40 180 40 40 10 Çiroz boyuna ve yatay donatıyı sıkıca sarmalı! 65 Bir perde (betonarme duvar) kesitinin donatı detayı Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 163
Etriye/çiroz-Doğru/yanlış Çiroz hem boyuna donatıyı hem de yatay donatıyı sarmalı! Doğru: Etriye kancalı olmalıdır.aksi taktirde açılır. yanlış yanlış Yanlış: Bu etriyeler kolayca açılacağı için çok sakıncalıdır, kullanılmamalıdır. Doğru: Çirozun iki ucu da kancalı olmalıdır. İşçiliği zor olduğundan uygulamada sevilmez. doğru doğru Yanlış: Bir ucu 90 0 kancalı çiroza Deprem yönetmeliği izin vermektedir. İşçiliği kolaydır, fakat önerilmez. yanlış doğru Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 164
http://groups.google.com.tr/group/yapidanismani/web/iroz-detaylari Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 165
Aderans betonarmenin birinci koşuludur. Olmazsa olmaz! Foto:Hakan ORAKOĞLU Bu kirişin altında, bu noktada, tek bir donatı dahi yok! Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 166
Fretli kolonlar şablon Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 167
Etriyeli kolonlar çiroz Boyuna donatı Boyuna donatı etriye etriye Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 168
Donatı düzeni betonun yerleştirilip sıkıştırılmasını engellememeli: Foto: Devrim AKDAĞ, 2005 Foto: Devrim AKDAĞ, 2005 Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 169
Kolonlarda beton boşlukları Foto: Ramazan YILDIZ, 2006 Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 170
Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 171
Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 172
En En riskli eleman: KOLON, KONSOL KİRİŞ, KONSOL DÖŞEME En önemli eleman : En özensiz inşa edilen: En çok hasar nedeni: En önemli Donatı: En önemsenmeyen donatı: Depremde en etkin eleman: KOLON KOLON KOLON ETRİYE ETRİYE PERDE Bir fazla etriye çok can kurtarır! Bir eksik etriye çok cana kıyar! Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 173
Kolonlarda sınır değerler sj D a t a 0 b Ln Lc w, w Lc sc sc s0 Sarılma bölgesi Orta bölge Sarılma bölgesi La Kuşatılmamış kolon-kiriş birleşim noktası (Kolonun en az bir tarafında kiriş yok. Kiriş olmayan tarafa doğru kolon şişme eğilimindedir.) L a : boyuna donatı ek yerinde bindirme (filiz) boyu L n : kolon net yüksekliği L c : sarılma bölgesi s 0 : orta bölgede sargı aralığı s c : sarılma bölgesinde sargı aralığı s i : kiriş yüksekliğince sargı aralığı(kuşatılmış birleşim bölgelerinde) s j : kiriş yüksekliğince sargı aralığı (kuşatılmamış birleşim bölgelerinde) φ : boyuna donatı çapı ρ : boyuna donatı oranı φ w : sargı donatısı çapı ρ w : sargı donatısı oranı a 0 : boyuna donatı aralığı a t : yanal hareketi tutulmuş donatı aralığı (etriye bombelenme boyu) D : fretli kolon çekirdek çapı Ayrıca bakınız: Dep. Yön. 2007, Şekil 3.3 ERSOY/ÖZCEBE, S. 199, 393 si Kuşatılmış kolon-kiriş birleşim noktası. (Bu noktada kolon dört tarafından kirişler ile kuşatılmıştır. Kirişler kolonun şişmesini zorlaştırır) Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 174
Kolonlarda sınır değerler Min kenar (b veya h) 25 cm 25 cm TS 500-2000 Deprem Yön. 2007 Ek öneri Açıklama Min A c N d /(0.9f cd ) N d /(0.5f ck ), 750 cm 2 1250 cm 2 1 Max L n / kısa kenar - - 20 Max uzunkenar/ kısa kenar < 7 < 7 - Min L c - Uzun kenar, L n /6, 50 cm - 4 Min L a - 1.5 l b 60φ 2 Min ρ 0.01 0.01 - Max ρ 0.04 0.04 0.03 Max a t 30 cm 25φ w 20φ w, 20 cm Max a 0 - - 15 cm Min a 0 4 cm, 1.5φ max - - 17 cm (etriye), Max s 0 12φ min, 20 cm Kısa kenar/2, 20 cm 4 8 cm (fret) 8 cm (etriye), Min s 0 - - 5 cm (fret) 10 cm, kısa kenar/3 (etriye) 8 cm (etriye), Max s c - 4 D/ 5, 8 cm (fret) 5 cm (fret) Max s i - 15 cm 10 cm 4 Max s j - 10 cm - 4 Min s 0, s c, s i, s j - 5 cm - Min φ 14 mm 14 mm - Max φ - - 22 mm Min φ w φ max /3 8 mm 10 mm Max φ w - - 12 mm Min ρ w - Bak.:S. 49, Madde 3.3.4.1 - Min M xd (15 mm+0.03 h)n d - - 3 Min M yd (15 mm+0.03 b)n d - - 3 Max N d 0.9 f cd A c 0.5 f ck A c - Max V xd, Max V yd - 0.22 f cd A c - 6φ Min etriye kancası - w,8 cm (nervürlü etriye) 10φ 10φ w,10 cm (düz etriye) w,10 cm 6φ14, 4φ16 (dikdörtgen) 6φ14, 4φ16 (dikdörtgen) 6φ14 (dikdörtgen) Min boyuna donatı sayısı 6φ14 (daire) 6φ14 (daire) 8φ14 (daire) Min pas payı 2 cm (içte), 2.5 cm (dışta) - 3 cm Min beton sınıfı C16/20 C20/25 C25/30 5 Min çelik sınıfı S220 S220a (etriye) S420a, S420b (boyuna) S420a 5 Max çelik sınıfı - S420a, S420b S420a 5-1 A c : Beton kesit alanı l b : Kenetlenme boyu φ min : Boyuna donatının en küçük çapı φ max : Boyuna donatının en büyük çapı N d : Tasarım normal kuvveti M xd, M yd : Tasarım momentleri V xd, V yd : Tasarım kesme kuvvetleri Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 175
Kolonlarda sınır değerler - AÇIKLAMALAR 1. Farklı kesitlerde en küçük kenar: Dikdörtgen Kesit: b 25 cm, h 25 cm, h/b<7 En küçük kolon kesit alanı A c =bxh=25x30=750 cm 2 A c 25x50 cm 2 (öneri) Betonarme duvar (perde): h 20 cm, h kat yüksekliği / 20 b/h 7 h 25 cm (öneri) b/h 10 (öneri) Daire ve sekizgen kesit: d 30 cm A c 750 cm 2 Kutu ve halka kesit: b 1 12 cm b 3 12 cm d 1 12 cm d 3 12 cm d 30 cm A c 750 cm 2 L, I, T, C, Z,..., Kesit: a 20 cm, b 20 cm, c 20 cm, d 20 cm, A c 750 cm 2 Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 176
Kolonlarda sınır değerler - AÇIKLAMALAR Çokgen kesit: Her tür kesitte: min A c N d /(0.5f ck ) (Deprem Yön.-2007, Madde 3.3.1.2) N d /(0.9f cd ) (TS500-2000, S. 23, Madde 7.4.1) d 1 12 cm A c 750 cm 2 N d : en büyük tasarım normal kuvveti. Bu sınırlamanın amacı, büyük kolon kesiti kullanımına zorlamak ve böylece sünek davranış etkisini artırmaktır. 2. Dep. Yön.-2007, Madde 3.3.3 ve TS 500-2000, S. 39, madde 9.1.2 ye bakınız. 3. Minimum dışmerkezlik (=eksantrisite) ve minimum momentler: Üstteki ile alttaki kolonun aksları çakışmadığında veya kirişlerin kolon eksenine oturmadığı durumda eksenel kuvvet kolon merkezinden e x ve e y kadar kaçık (dışmerkezlik, eksantrisite) olur. Kaçıklık nedeniyle ek momentler oluşur. Statik hesaplar eksenlerde yapıldığından dikkate alınamayan bu ek momentler yönetmeliğin bu maddesi ile düzeltilmeğe çalışılır. Min dışmerkezlik (kaçıklık): e x 15+0.03b e y 15+0.03h Min Moment: M xd N d e y M yd N d e x (b, h, e x ve e y mm cinsinden) Bakınız: TS 500-2000, S. 20, Madde 6.3.10) 4. Bakınız: Dep. Yön.-2007, Madde 3.3.4 ve şekil 3.3 5. Bakınız: Dep. Yön.-2007, Madde 3.2.5 Prof. Dr. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu 177