2.1 GiriĢ
Yapılarda düşey taşıyıcı olarak betonarme perdeler uzun zamandan beri kullanılmaktadır. Bu perdeler yapı planı içinde uygun yerleştirilirse düşey yüklerinin taşınmasının yanı sıra taşıyıcı sistemin yatay etkilere karşı davranışına büyük katkıları olur. Belirli bir kat sayısına kadar betonarme perde teşkil edilip edilmemesi projecinin isteğine bağlıdır. Ancak belirli bir katın üstünde betonarme perdelerin kullanılması hem ekonomik bakımdan hem de yatay yer değiştirmelerin sınırlandırılması bakımından zorunlu olmaktadır.
Deprem kuvvetlerinin büyük bir bölümü yani yatay kesme kuvvetleri bu tür perdelerle taşınır. Bu nedenle perdeler ―kesme perdeleri ‖olarak isimlendirilirler .
Deprem etkisinde bir taşıyıcının tasarımındaki temel kriter yeterli rijitlik , dayanım ve sünekliğin sağlanmasıdır. Taşıyıcı perdelerle teşkil edilen yapılar çerçevelerle teşkil edilen yapılara göre daha rijittir; bu nedenle hafif şiddetteki depremlerde şekil değiştirmeler küçük olup herhangi bir hasar oluşmaz. Zayıf detaylandırılmış perdelerde kesme göçmesi sonucu davranış gevrektir. Bu nedenle birçok ülke yönetmeliğinde perdeli yapılar için daha düşük süneklik düzeyi öngörülmektedir. Orta şiddetteki depremlerde hasarın sınırlandırılması amacıyla taşıyıcının elastik davranış ötesi zorlanmasının sağlanması istenir. Bu ,perdenin belirli bir dayanımı olmasını gerektirir. Perdelerde ince ( kılcal ) çatlaklar ve donatının lokal sınırlı akmalarına izin verilir. Eğer gerilmeler malzemenin dayanımının tespitinde kullanılan hesap dayanımına yakın ve daha az ise perde
rijitlikleri mevcut elemanların hasar görmesini önler. Çerçevelerde ise eğilme kapasitesi seviyesindeki zorlamalarda oluşan çatlaklar nedeniyle rijitlikte bir azalma olur olur , büyük yatay yer değiştirmeler ortaya çıkar . Ayrıca şiddetli depremlerde enerji yutulabilmesi için belirli bir süneklik gerekir.
Taşıyıcı perdelerde elastik olmayan davranış ve ileri sürülen hesap esaslarının sağlanabilmesi için aşağıdaki kabullerin sağlanması istenir :
1.Bu bölümde göz önüne alınan durumlarda perde temellerinin oluşan kesit tesirlerini yeterli devrilme güvenliği ile taşıdığı kabul edilir. Temellerde ve zeminde elastik ve plastik şekil değiştirmeler göz önüne alınmaz .
2. Diğer perdelere göre birkaç perdenin birleştirilmesi ile teşkil edilen perdelerin rijitliğinin temele etkisi göz önüne alınmayacaktır.
3 .Her katta oluşan atalet kuvvetleri düzleminde etki eden kuvvetler altında bir levha olarak çalışan döşemeler vasıtası ile taşıyıcı perdelere aktarılırlar.
4 . Düşey taşıyıcıları perdelerden oluşan bir yapıda yatay yük etkisinde konsol kiriş olarak davranan perdeler ya tekil veya gruplanarak göz önüne alınır. Diğer düşey elemanların taşıyıcılığı bu durumda ihmal edilir.
5.Bu bölümde de ele alınan perdelerin dayanımları birbirine dik iki eksen doğrultusunda ayrı ayrı göz önüne alınacaktır. Depremin keyfi doğrultuda etki etmesine rağmen bu iki esas doğrultu birbirinden bağımsız olarak kontrol edilecektir. Bazı durumlarda deprem etkisinin farklı eksende etki etmesi durumunda incelenmelidir. Bu durumda eğik eğilme gibi genel yöntemlerin kullanılması gerekmektedir.
2.2 Perdelerle TeĢkil Edilen TaĢıyıcı Sistemler
Taşıyıcı sistemin seçiminin ve çeşitli hesap adımlarının çözümünün kolaylaştırılması amacıyla perdelerin planda yerleştirilmesi ve teşkili ile ilgili düzenlemeler aşağıda açıklanmıştır.
2.2.1 Perdelerin Planda YerleĢtirilmesi
Bir yapıda yatay yükler etkisinde genellikle konsol olarak çalışan perdelerin devrilme momenti, kat kesme kuvveti ve burulma momenti kapasitesi bu perdelerin geometrik düzenlemelerine bağlıdır. Genellikle taşıyıcı perdelerin sayısı,yeri ve doğrultusunun seçiminde yapı kullanımı rol oynar. Optimum bir çözüm için proje başlangıcından itibaren mimar ve mühendislerin birlikte çalışması gerekir.
Deprem etkilerine karşı perdelerin teşkilinde rüzgar etkilerine göre teşkilden daha fazla isteklere cevap verilmesi istenir. Rüzgar kuvvetleri etkisinde taşıyıcı sistemin elastik davranması , ancak şiddetli depremlerde elastik olmayan plastik şekil değiştirmeler ortaya çıkması istenir. İyi bir taşıyıcı sistemde plastik şekil değiştirmelerin tüm alan üzerinde üniform dağılması sağlanır. Bu durumda şekil değiştiren elemanlarda yerel aşırı zorlamalar yerine üniform gerilmeler doğar.
Konutlarda küçük alanlı hacimler kullanıldığı için düşey ve yatay yükleri taşımak üzere bu hacimleri bölen perdelerin teşkili mümkündür. Eğer her iki eksen doğrultusunda çok sayıda perde teşkil edilebiliyorsa genellikle perdeye etki eden kesit tesirleri oldukça küçük olacağı için şiddetli depremlerde elastik davranış için minimum bir donatı yeterlidir.
Şekil 2-1 (a) da ki gibi planda uzun doğrultuda yerleştirilen perdeler kapı boşlukları nedeniyle küçük parçalara bölünür. Konutlarda döşemeler genellikle ince olup perdeler arasında kiriş bağlantıları yoksa kesme kuvveti aktarımı sınırlı kalır . Bu durumda Şekil 2.1 (b) deki gibi bir düzenleme ile yapının uzun doğrultusunda önemli rijitlik artışı sağlanabilir.
(a) (b )
N
2.1 deki sistemde rijitlik ve kütle merkezi üst üste gelecek şekilde düzenlendiği için uygundur. Burulma mevcutsa perdeler hem eğilme hem de burulma rijitlikleri de göz önüne alınarak düzenlemelidir. Çoğu kez tüm taşıyıcı sistemin burulma rijitliğinin yanında birçok perdenin tekil burulma rijitlikler ihmal edilebilir.
R M (a ) R M (b ) (c ) R M (d ) (e ) R M R M (f) R M S tab il O lm ayan S istem ler
S tab il S istem ler
N
Şekil 2.2 Perdelerin burulma rijitlikleriyle ilgili örnekler
Şekil 2.2 (a) – 2.2 (b) – 2.2 (c) yatay yüklerin taşınması bakımından uygun olmayan sistemleri göstermektedir. Eksantrik olarak etki eden yatay kuvvet tekil duvarların zayıf eksenleri doğrultusundaki eğilme rijitlikleri tarafından taşınmak zorunda kalır. 2.2 (a) ve (c) deki sistemde ise ya çok az veya hiçbir burulma dayanım oluşmaz.Mevcut deprem yönetmeliklerinde minimum bir eksantrisitenin göz önüne alınması istenir.
2.2 (d ) – 2.2 (e) – 2.2 (f) de taşıyıcı sistem davranışı daha iyidir. Elastik olmayan perde sistemlerinin burulma davranışı Şekil 2.3 de gösterilmiştir. Uzun doğrultudaki E deprem etkisi her iki simetrik sistemde de uygun taşınır. Şekil 2.3 (a) da ki sistemde eksantrisite küçük olup T kesitli başlıkta elastik olmayan şekil değiştirmeler ortaya çıkabilirse de kısa doğrultudaki elemanlarda burulma dayanımı yeterlidir. E deprem kuvvetinin kısa doğrultuda etki etmesi durumunda bu kuvvet her iki sistemde de iki kenar perdesi yardımıyla kolaylıkla taşınır. 2.3 (a) da ki sistemde her iki perdede akma aynı moment etkisinde başlamaz. Boyu uzun olan A perdesi elastik kalırken boyu kısa olan B perdesinde plastik şekil değiştirmeler oluşur. Yapının dönmesi döşemenin düşey eksen etrafında dönmesine neden olup bu durumda sadece B perdesinde enerji yutulması sağlanır.
Şekil 2.3 (b) de ise her iki kenar perdede aynı moment etkisinde plastik şekil değiştirme oluşacağı için her iki perde de enerji yutulması sağlanır.
A B E (a ) B A E (b ) R M K M K M R M H N
Şekil 2.3 Elastik olmayan perdelerin burulma dayanımı
Asansör boşlukları, merdiven kovaları etrafına inşa edilen betonarme perdeler büro yapılarında yatay kuvvetleri taşıyan ana elemanlardır. Bunların yanı sıra yatay kuvvetlere karşı dayanım arttırılması istenirse 2.4 (a) da gösterildiği gibi cephede betonarme çerçeveler teşkil edilebilir. Merkezi olarak teşkil edilmiş bir çekirdeğin yeterli burulma rijitliği yoktur. Şekil 2.4 de gösterildiği gibi çekirdek eksantrik olarak teşkil edilirse de burulmaya göre uygun bir çözüm değildir.
(a) (b )
Hacimlerin uygun kullanımı ve estetik nedenlerle betonarme perdeler her zaman dikdörtgen , daire , elips veya yıldız şeklinde düzenlenemezler. Bu tür sistemlerde tekil perdelerde kesit tesirlerinin dağılımına özellikle dikkat etmek gerekir. Bu durumda yukarıda açıklanan dikdörtgen sistemler için yazılan teşkil esaslarının yanı sıra burulma dayanımı için özel şartlar gereklidir.
Yatay yüklerin taşınması için perdelerin seçiminde aşağıdaki açıklanan 3 kurala da dikkat etmek gerekir.
1. Yapı cephelerine yerleştirilen perdelerin burulma rijitlikleri en fazladır. ( Şekil 3.1