Ankraj detaylandırması için yapılan çalışmalar

Bu tez kapsamında uygulanan ankraj detaylandırması ile ilgili karşılaşılan en önemli sorun; bağ kirişler ile zayıf deprem dayanımlı çerçeve arasındaki ankrajların nasıl yerleştirileceği ve bu ankrajların ne kadar yük taşıyabilecekleridir. Çünkü sistem, ankraj donatılarının çekmeye çalışabilmesi için, çerçeve kirişlerinin ortasından çekilmiştir. Bu durumda bağ kiriş-çerçeve birleşimine yerleştirilecek donatıların kapasitelerinin yeterli düzeyde olması, çerçeveden perdeye yük aktarımı için ön koşuldur.

Deneylerin 1/2 geometrik ölçekte yapılmasından dolayı çok yüksek yük değerlerine çıkılacak olması, yük aktarımını tek bir ankrajla sağlamayı imkânsız kılmıştır. Bu durumda yüksek çaplı (Φ20 vb.) iki ankraj donatısının kiriş yüksekliği boyunca yerleştirilmesi düşünülmüştür. Ancak 1/2 ölçekte Φ20 (3.14 cm2) donatı kullanılması, gerçekte Φ28 (6.18 cm2) gibi uygulanması mümkün olmayan bir donatının kullanılması anlamına geldiğinden uygun görülmemiştir. Bu nedenle her bir birleşimde, 4 adet ankrajdan oluşan bir grup oluşturulması kararlaştırılmıştır. Şekil 3.22.’de betonarme bağ kirişli dış perde ilavesine ait şematik ankraj detaylandırması verilmiştir. Görüldüğü gibi bu durumdaki en önemli sorun; ankrajların kenara olan yakınlığıdır. Ancak Bölüm 3.1.5.2.3.’de belirtildiği gibi Cannon (1995) ankraj derinliğinin 9 inç (22.86 cm) olması durumunda kenara olan mesafenin önemini kaybettiğini ispatlamıştır. Cannon’a göre 9 inçten büyük ankraj derinliklerinde, göçme modu donatıya endekslenmektedir. Bu nedenle ankraj derinliği 23 cm yapılmıştır. Optimum donatı çapının seçilmesi ve dörtlü grup ankrajla taşınabilecek eksenel çekme kuvvetinin belirlenmesi için de 5 adet çekip çıkarma deneyi yapılmıştır.

Çekip çıkarma deneyleri yapılırken, ankrajların kenara olan mesafelerinin ve ankrajlar arası mesafelerin etkisini görebilmek için, ankrajların yapılacağı düğüm noktalarıyla aynı boyutlarda (240 mm / 240 mm) numuneler üretilmiştir (Şekil 3.23.). Numunelerin boyu 500 mm’ dir. Mevcut çerçeveler için beton dökümü yapılırken, 5 adet ankraj deneyi numunesi de aynı betonla hazırlanmış, böylece elde edilen kırılma dayanımının hem ankraj mesafelerinin etkileri hem de beton dayanımı açısından gerçek deney numunelerindekini yansıtması sağlanmıştır.

Şekil 3.22. Bağ kirişli dış perde ilavesinde yapılan ankraj detaylandırması (Şematik)

Ankraj donatılarının betona ekilmesi için yapıştırıcı olarak seçilen ürün Sika Anchorfix-2’dir. Sika Anchorfix-2, ankraj işleri için hızlı kür alan, solventsiz ve styrene içermeyen, polyester esaslı, iki bileşenli (A ve B tipi) kartuş şeklinde ambalajlı ankraj reçinesidir. Sika Anchorfix-2 malzemesi köprü mesnetleri, makine temelleri, vida ve cıvataların tespiti, vinç rayı montajı, donatı ve beton içindeki çatlakların doldurulması ve ankraj işleri gibi son derece geniş bir alanda kullanılan bir malzemedir.

Dörtlü ankrajın çekilebilmesi için özel bir düzenek hazırlanmıştır. Şekil 3.24.’de yükleme düzeneği ve ankrajların yerleşimi verilmiştir. Ankrajların kenara ve birbirlerine olan mesafeleri Bölüm 3.1.5.2.’deki esaslara göre seçilmiştir. Şekil 3.22.’ye dikkat edilirse, Şekil 3.24.’deki ankraj yerleşiminin en elverişsiz durum olan üst bağ kiriş-çerçeve birleşimi için olduğu görülmektedir. Çünkü alt ve üst düğüm noktalarında ankrajların yan kenarlara olan mesafeleri aynı olmasına rağmen, üst kenara olan mesafeleri farklıdır. Görüldüğü gibi, ankrajlar beton numunelere Sika Anchorfix-2 epoksiyle ekildikten sonra, araya hidrolik silindir yerleştirilmiştir. Silindirin üstüne 30 ton kapasiteli yük hücresi (load cell) sabitlenmiş ve yük hücresinin de üstüne rijit çelik bir levha konulmuştur. Donatılar bu levhadaki deliklerden geçirildikten sonra somunlarla kaynaklanmış ve levhanın düşey hareketi engellenmiştir (Şekil 3.25.).

Şekil 3.25. Dörtlü ankraj grubuyla yapılan çekip çıkarma deneyi

Yük verilince silindir levhayı yukarı doğru itmekte, ancak levha donatılara bağlandığı için hareket edememekte ve yükü ankraj donatıları almaktadır. Yükün, levhanın tam orta noktasından etkimesine, yani eksantriste oluşmamasına özen gösterilmiştir.

Φ12, Φ14 ve Φ16 mm olmak üzere 3 farklı donatı çapında 5 adet deney yapılmıştır. Deney sonuçları Şekil 3.26.-Şekil 3.30. ‘da gösterilmiştir. Görüldüğü gibi Φ14 donatı grubu, Φ12 donatı grubuna göre daha fazla yük taşımasına rağmen, Φ16 grubuyla yaklaşık aynı yükü taşımıştır. Đlk bakışta bu sonuç garipsenebilir. Çünkü göçme modu donatıyla ilgiliyse, ankraj çapının artmasıyla taşınan kuvvetinde artması beklenir. Ancak Φ14 ve Φ16 donatı deneylerinde göçme modu betonun yarılması biçiminde olmuştur (Şekil 3.31.). Dolayısıyla çekip çıkarma deneyleri şu şekilde özetlenebilir;

Φ12 donatı grubunda kırılma, ankrajlardan birinin sıyrılması ile olmuştur. Bunun nedeni; kesit alanının küçülmesine bağlı olarak kenetlenme çevresinin de azalmasıdır.

Φ14 donatı grubunda taşıma kapasitesi, Φ12’ye göre %25 - %30 artmıştır. Ancak belli bir değerden sonra beton kütlesi yarılmıştır.

Φ16 donatı grubu da Φ14’le aynı yükü taşımıştır. Kırılma aynı yük seviyesinde yine betonun yarılmasıyla olmuştur. Dolayısıyla Φ14 ve üzeri donatı çapı kullanıldığında 4 adet donatının çekme kapasitesi 20 ton seviyesinde olacaktır. Çünkü bu yük seviyesinden sonra, oluşan çatlakların birleşmesiyle beton yarılmaktadır. Dolayısıyla donatı etkisi Φ14’den sonra önemini kaybetmektedir.

0 30 60 90 120 150 180 0 10 20 30 40 50 Zaman (sn) Y ü k ( k N )

Şekil 3.26. 1. çekip çıkarma deneyine ait yük-zaman grafiği

0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 Zaman (sn) Y ü k ( k N )

Şekil 3.27. 2. çekip çıkarma deneyine ait yük-zaman grafiği

0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 Zaman (sn) Y ü k ( k N )

0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 Zaman (sn) Y ü k ( k N )

Şekil 3.29. 4. çekip çıkarma deneyine ait yük-zaman grafiği

0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 Zaman (sn) Y ü k ( k N )

Şekil 3.30. 5. çekip çıkarma deneyine ait yük-zaman grafiği

Sonuç olarak bağ kirişli dış perde ile güçlendirme yapılan iki deneyde, üst ve alt kat bağ kiriş-çerçeve birleşimlerinin her birinde, S420 kalitesinde 4Φ14 ankraj donatısı Şekil 3.24.’deki yerleşim düzeniyle uygulanmıştır. Ankrajlara ait donatı özellikleri daha önce Çizelge 3.4.’de verilmişti. Ankraj çubuklarının mevcut çerçeveye ekilmesi işlemi ise çok önemli ve güçlendirmenin kritik uygulamalarından biridir. Bu işlem, aşamaları ile birlikte aşağıda verilmiş ve uygulaması Şekil 3.32.’de gösterilmiştir;

a) Φ mm ankraj donatısı için, 16 mm çaplı delikler matkapla 14 açılmıştır.

b) Betonda açılan ankraj delikleri, önce yuvarlak fırçayla daha sonra basınçlı hava ile tozdan temizlenmiştir.

c) Yapıştırıcı malzeme, deliğin tabanından yüzeye doğru sıkılmıştır. d) Ankraj donatıları döndürülerek deliğe sokulmuştur.

4. deneyde bağ kiriş yapılmadığı ve perde mevcut çerçeveye dıştan yaslandığı için ankraj detaylandırması daha kolay yapılmıştır. Çünkü bağ kirişli durumdaki gibi sınırlı bir alanda değil, 2980 mm’ lik çerçeve yüksekliği boyunca ankraj donatısı yerleştirilmiştir.

TDY-2007’de yeni yapılacak betonarme perdeler ile mevcut çerçeveler arasında ankraj kullanılmasının gerekliliğinden bahsedilmekte ve bu ankrajların minimum çaplarının Φ 16 mm ve ankraj aralıklarının ise maksimum 400 mm olması gerektiği bildirilmektedir. Buna göre seçilen ankraj çapı ve aralığı Denklem 3.7.’de açıklandığı gibi Φ12 / 200 mm’ dir.

25 16 400 67 , 16 12 200 = ≤ = = Φ_ankraj ankraj l (3.7.)

Yönetmelikte ayrıca ankraj derinliğinin en az, çubuk çapının 10 katı kadar olması gerektiğinden de bahsedilmektedir. Buna göre ankraj derinliği 120 mm seçilmiştir. Şekil 3.33.’de bağ kirişsiz dış perde uygulamasına ait ankraj donatısı yerleşimi gösterilmiştir. Şekil 3.34.’de ise uygulama aşamaları görülmektedir.

Şekil 3.34. Bağ kirişsiz dış perde ile güçlendirmede ankrajların hazırlanması