Bu çalışmada, TS500 ve DBYBHY ile ACI 318-11 ve deprem yükleri için referans ettiği ASCE 7-10 yönetmelikleri tasarım esasları, hesap kabulleri ve yöntemleri açısından karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Her iki ülke yönetmeliğine göre, model binada yer alan farklı türden tipik birkaç yapısal elemanda yönetmeliklerin uygulamasını daha iyi açıklayabilmek ve farklılıklara dikkat çekebilmek için ayrıntılı hesap yapılmıştır. Bu çalışma kapsamında;
Yük ve yük kombinasyonları için çıkan sonuçlar:
1) TS 500‟de yer alan yük ve yük kombinasyonları, ACI 318‟den daha farklı değerler vermektedir. Örnek olarak sadece ölü ve hareketli yüklerden oluşan kombinasyonda TS 500‟de ölü yük 1.4 hareketli yük 1.6 ile, ASCE 7-10‟da ölü yük 1.2, hareketli yük 1.6 ile büyütülmektedir.
2) ASCE 7-10‟da hareketli yük için yayılı yükün yanında tekil yük değerleri de verilmiştir. TS 498‟de tekil yük değeleri yer almamaktadır. ASCE 7-10‟da hareketli yükler TS 498‟e oranla daha detaylı verilmiştir. Örnek olarak yapıların ilk katın koridoru ile diğer katların koridorları, bir veya iki ailenin kaldığı evlerle daha fazla sayıda ailenin kaldığı evlerin hareketli yük değerleri farklıdır.
3) TS 500‟e göre yapılan hesaplarda, kullanılan malzemelerin karakteristik malzeme dayanım değerleri, 1.0 veya 1.0‟dan küçük malzeme katsayısı diye adlandırılan katsayılara bölünerek bulunan tasarım dayanımları kullanılır. ACI 318‟de malzemenin karakteristik dayanımı azaltılmazken, hesap yapılan elemanın türüne ve etkiyen kuvvete göre belirlenen dayanım azaltma katsayısı Φ kullanılarak tasarım dayanım momenti, kesme kuvveti ve normal kuvveti elde edilir.
Deprem yükü hesaplanmasında çıkan sonuçlar:
4) DBYBHY ve ASCE 7-10‟da tanımlanan deprem hesap yöntemleri aynıdır. Kullanılacak yöntemin seçimiyle ilgili sınırlamalar da birbirine yakındır.
5) Seçilen örnek sistem için, deprem yüklerinin hesabında kullanılan efektif bina ağırlığı, DBYBHY‟e göre ölü ve hareketli yüklerden oluşurken, ASCE 7-10‟a göre sadece ölü yüklerden oluşmaktadır. DBYBHY‟e göre hesapta kullanılan örnek binanın ağırlığı W=50094kN, ACI 318‟e göre hesapta kullanılan örnek binanın ağırlığı W=48313kN‟dur.
6) ACI 318, yapı elemanlarının çatlamış rijitliklerine göre hesabına izin vermektedir. Türk yönetmeliğine göre yapılan hesapta kirişlerin çatlamamış kesiti, ACI 318‟e göre hesapta kirişlerin çatlamış kesiti dikkate alınmıştır. Dolayısıyla DBYBHY ve ACI 318‟e göre tasarımda kesit rijitlikleri farklılık göstermiştir.
Yapının periyodu, yapının kütlesine ve rijitliğine bağlı olduğundan iki ülke yönetmeliğine göre hesaplanan periyotlar farklılık göstebilmektedir. Örnek sistem için SAP2000 sonuçlarına göre, DBYBHY‟de yapının periyodu Tx=0.84sn Ty=0.65sn, ASCE 7-10‟da Tx=0.93sn Ty=0.70sn olarak hesaplanmıştır. ASCE 7-10‟a göre yapılan tasarımda denklem 7.1‟e göre yaklaşık periyot hesaplanmıştır ve bu yaklaşık periyod kullanılarak denklem 7.2 ile hesaplarda kullanılmasına izin verilen en büyük periyot 0.90sn olarak bulunmuştur. ASCE 7-10‟a göre 0.93 sn olarak hesaplanan periyot, yönetmeliğin izin verdiği en büyük değer olan 0.90sn olarak kullanılmştır.
x a t n T C h (7.1) 0.75 0.02 93.01 0.6 a T s ( )Ta max 1.5 0.6 0.9s (7.2) 7) ASCE 7-10‟da, DBYBHY‟de tanımlanmayan risk kategorileri ve sismik
tasarım kategorileri bulunmaktadır. Deprem hesabıyla ilgili çeşitli parametrelerin hesaplanmasında bu kategorilere göre seçimler yapılmaktadır. 8) DBYBHY‟de A, B, C ve D adında 4 zemin sınıfı yer almaktadır. ASCE 7-
10‟da A, B, C, D, E ve F adında 6 zemin sınıfı tanımlanmıştır.
9) ASCE 7-10‟a göre deprem hesabında, kullanılacak spektral ivme, her bölge için hazırlanan ivme değerini gösteren haritalardan yaralanarak hesaplanır.
katsayısı zemin katsayısı ile çarpılır. Daha sonra bu spektrum katsayısı tasarım için 2/3 oranında azaltır. DBYBHY‟de spektral ivme 2. bölümde detaylı olarak anlatıldığı gibi hesaplanır.
10) ASCE 7-10‟da birçok yapısal sistem tanımı yapılmıştır ve bu sistemler için deprem yükü azaltma katsayısı Ra ifade edilmiştir. DBYBHY‟te ASCE7- 10‟da yer alan sistemlere kıyasla çok az sayıda taşıyıcı sistem tanımlanmıştır. Taşıyıcı sistemler için tanımlanan R katsayısı ve yapının doğal titreşim periyodu dikkate alınarak Ra deprem yükü azaltma katsayısı hesaplanmıştır. DBYBHY‟e göre tasarımda kullanılan taşıyıcı sistem azaltma katsayısı Ra=6, ASCE 7-10‟a göre yapılan hesapta kullanılan Ra=5‟tir.
11) Türk ve Amerikan yönetmeliklerinde deprem yük etkilerinin ele alınmasındaki en önemli farklardan biri; ASCE, depremin hem düşey hem yatay bileşenlerini gözönüne alırken, DBYBHY yatay deprem bileşenini gözönüne alır.
12) Eşdeğer deprem yöntemiyle, DBYBHY‟e göre yapılan hesapta: Vtx=2745kN, Vty=3373kN; ASCE7-10‟a göre yapılan hesapta Vtx=1933kN, Vty=2416 kN bulunmuştur. Mod birleştirme yöntemiyle, , DBYBHY‟e göre yapılan hesapta: VtBx=2130 kN, VtBy=2522 kN; ASCE7-10‟a göre yapılan hesapta VtBx=1845kN , VtBy=2345 kN bulunmuştur. Her iki yöntemde DBYBHY‟e göre yapılan hesapta beklenildiği gibi daha büyük taban kesme kuvvetleri bulunmuştur.
13) Arttırılmış öteleme değerleri için DBYBHY‟te öteleme değerleri Ra katsayısı ile çarpılır. ASCE 7-10‟a göre hesapta arttırılmış öteleme değeleri için Cx katsayısı tanımlanmıştır. Cx, bazı yapılarda Ra‟dan küçük değer alabilmekte dolayısıyla yapıya gelen deprem yükünü azaltmak için kullanılan katsayıya gre bulunan yer değiştirmeler daha küçük bir katsayı ile büyütülmektedir. Perde duvarlı sistemler için Cx katsayısı 5 olduğundan incelenen modelde bu durum söz konusu değildir.
14) DBYBHY ve ASCE 7-10‟a göre binanın düzensizlikleri irdelenmiştir. ASCE 7-10‟da tanımlanan yatay ve düşey yapısal düzensizlikler, DBYBHY‟te tanımlanan düzensizlikleri kapsamakla beraber ayrıca birkaç farklı düzensizlik tipi de tanımlanmıştır. Örnek sistem için yapılan düzensizlik
kontrollerinde DBYBHY‟e göre yapılan tasarımda yapıda burulma düzensizliği çıkmazken, ASCE 7-10‟a göre yapılan tasarımdan elde edilen yer değiştirme sonuçlarına göre binada burulma düzensizliği vardır. Burulma düzensizliği için verilen katsayı iki yönetmelikte de aynı olup 1.2‟dir. ASCE 7-10‟da ayrıca aşırı burulma düzensizliği tanımı yer alır ve bu düzensizlik için katsayı 1.4‟tür.
15) DBYBHY ve ASCE 7-10‟a göre yapılan hesaplarda bulunan, yapıda meydana gelen en büyük yer değiştirme değerleri çizelge 7.1‟de gösterilmiştir. Depremin X ve Y yönünden etkidiği durumlarda, DBYBHY ve ASCE 7-10‟a göre tasarlanan binada görülen öteleme değerleri birbirine yakın çıkmıştır.
Çizelge 7.1 : DBYBHY ve ASCE 7-10‟a göre yapılan tasarımda katlarda görülen en büyük yerdeğiştirme değerleri.
Kat
X yönü ∆maks (cm) Y yönü ∆maks (cm)
DBYBHY ASCE DBYBHY ASCE
9.00 9.50 9.50 6.84 7.30 8.00 8.50 8.40 6.14 6.50 7.00 7.30 7.20 5.37 5.60 6.00 6.10 6.00 4.52 4.60 5.00 4.90 4.70 3.61 3.70 4.00 3.60 3.40 2.66 2.70 3.00 2.30 2.20 1.74 1.70 2.00 1.20 1.10 0.90 0.90 1.00 0.40 0.40 0.27 0.30
Betonarme hesaplardan çıkan sonuçlar:
16) Betonarme perde tasarımında ACI 318, yerdeğiştirme tasarım yaklaşımını benimserken, DBYBHY‟de kapasite tasarım yaklaşımı benimsenmiştir. 17) DBYBHY‟e göre süneklik düzeyi yüksek perdelerin tümünde perde uç
bölgeleri oluşturulurken, ACI 318‟e göre perde uç bölgesi oluşturulması, tarafsız eksen derinliği c‟nin denklem 7.3‟te verilen şartın sağlanmasına bağlıdır. 600( / ) w cr u w l c c h (7.3)
18) DBYBHY ve ACI 318‟e betonarme hesapları yapılan perde ve kirişin karşılaştırmalı tasarım sonuçları çizelge 7.2‟de detaylı gösterilmiştir.
Çizelge 7.2 : P1 perdesi ve K1 kirişi için karşılaştırmalı betonarme hesap sonuçları.
DBYBHY, TS 500 ACI 318
K1 kirişi alt donatı çapı ve adeti
6Φ14 6Φ14
K1 kirişi üst donatı çapı ve adeti
8Φ16 6Φ16
K1 kirişi sarılma bölgesi uzunluğu
2h=700mm 2h=700mm
K1 kirişi sarılma bölgesi enine donatı çapı ve aralığı
Φ10/75mm Φ10/3in=76mm
K1 kirişi orta bölgesi, enine donatı çapı ve aralığı
Φ10/150mm Φ10/6in=152mm
P1 perdesi uç bölgesi uzunluğu
500 mm 813 mm
P1 perdesi kritik perde yüksekliği
5 m 2 m
P1 perdesi orta bölge için enine donatı
Φ12/250mm Φ10/250mm
P1 perdesi orta bölge için boyuna donatı
Φ12/250mm Φ14/11in=280mm
P1 perdesi uç bölgesi için boyuna donatı
6Φ16 8Φ16
P1 perdesi uç bölgesi için enine donatı çapı ve aralığı
KAYNAKLAR
ACI 318-11 (2011). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, ACI Committee, USA.
Aydınoğlu, M.N., Celep, Z., Özer, E. ve Sucuoğlu, H. (2009). Deprem Bölegelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik Açıklamalar ve Örnekler Kitabı
ASCE 7-10 (2010). Minimum Design Loads for Building and Other Structures, American Society of Civil Engineers, USA.
Celep, Z. ve Kumbasar. N. (2004). Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı, Beta Dağıtım, İstanbul
Celep, Z. (2009). Betonarme Yapılar, Beta Dağıtım, İstanbul
Darılmaz, K. (2012). Depreme Dayanıklı Betonarme Yapı Sistemleri Tasarımına Giriş, Istanbul
DBYBHY (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayıdnırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara
Ersoy, C. ve Özcebe, G. (2001). Betonarme Temel İlkeler TS 500-2000 ve Türk Deprem Yönetmeliğine(1998) gore Hesap, Evrim Yayınevi, İstanbul Ghosh, S.K. ve Shen, Q (2008). Seismic and Wind Design of Concrete Buildings,
International Code Council, USA
Ghosh, S.K., Kim, J. Ve Shad, F.H. (2009). Seismic Design Using Structural Dynamics, International Code Council, USA
KLYDMĠĠDTY (2008). Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanları İnşaatlarına İlişkin Deprem Teknik Yönetmeliği, Ulaştırma Bakanlığı, Ankara
Özcebe, G., Kurç, Ö., KayıĢoğlu, B. Ve Lüleç, A. (2011). Deprem Beölgelerinde Yapıalacak Yapılar Hakkında Yönetmelikteki Perde Tasarımı Yaklaşımının Karşılaştırılmalı İrdelenmesi, İmo teknik Dersi, 5487- 5508 Yazı 354
Özmen, G., Orakdöğen, E. ve Darılmaz, K. (2012). Örneklerle Sap2000 V15, Birsen Yayınevi, İstanbul
Nilson, A.H., Darwin, D. and Dolan, C.W. (2010). Design of Concrete Structures, McGraw-Hill
SAP2000 (2009). Concrete Frame Design Manual, Berkeley, California, USA
Saatçioğlu, M. (2009). ACI Design Handbook; Design of Structural Reinforced Concrete Elements in Accordance with ACI 318-05, American Concrete Institute
TS 498 (1997). Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
TS 500 (2000).Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
Kırçıl, M.S., ve Hancıoğlu, B. (t.y) Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımında Genel İlkeler, alındığı tarih: 15.11.2012, adres: http://www.yildiz.edu.tr/~bhanci/belgeler/ddytgi.pdf
Zorbozan, M. (t.y) Deprem Hesap Özeti, alındığı tarih: 15.11.2012, adres: http://www.uyumluyapidenetim.com/fbilgi/BTY.pdf
Url-1. <https://www.turkiye.gov.tr/icerik?icerik=/Deprem> alındığı tarih: 05.11.2012
Url-2. <http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/ocaknisan2006/atila/atila.pdf> alındığı tarih: 15.11.2012
ÖZGEÇMĠġ
Ad Soyad: Pınar VARLIBAŞ
Doğum Yeri ve Tarihi: Çaykara, 1986 E-Posta: varlibaspinar@itu.edu.tr
Lisans: İstanbul Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü (2008)
Lisans Tez Konusu: Taban İzolasyonlu Yapıların Deprem Yükleri Altındaki Davranışına İzolasyon Sistemindeki Eksantiristenin Etkisi