ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
OCAK 2012
TÜMÜ PREFABRĠKE ELEMANLARDAN OLUġAN
DÖġEME TĠPĠ YAPILARDA DÖġEME DÜZLEM ĠÇĠ RĠJĠTLĠĞĠNĠN YAPI DAVRANIġINA ETKĠSĠ - YATAY PANELLĠ PERDELER
Ahmet DEMĠR
ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yapı Mühendisliği Programı
Anabilim Dalı : Herhangi Mühendislik, Bilim Programı : Herhangi Program
OCAK 2012
ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
TÜMÜ PREFABRĠKE ELEMANLARDAN OLUġAN
DÖġEME TĠPĠ YAPILARDA DÖġEME DÜZLEM ĠÇĠ RĠJĠTLĠĞĠNĠN YAPI DAVRANIġINA ETKĠSĠ - YATAY PANELLĠ PERDELER
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Ahmet DEMĠR
(501091085)
ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yapı Mühendisliği Programı
Anabilim Dalı : Herhangi Mühendislik, Bilim Programı : Herhangi Program
Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. Sumru PALA ... Ġstanbul Teknik Üniversitesi
Jüri Üyeleri : Prof. Dr. H. Faruk KARADOĞAN ... Ġstanbul Teknik Üniversitesi
Doç. Dr. Ercan YÜKSEL ... Ġstanbul Teknik Üniversitesi
ĠTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü‟nün 501091085 numaralı Yüksek Lisans Öğrencisi Ahmet DEMĠR, ilgili yönetmeliklerin belirlediği gerekli tüm Ģartları yerine getirdikten sonra hazırladığı “TÜMÜ PREFABRĠKE ELEMANLARDAN OLUġAN DÖġEME TĠPĠ YAPILARDA DÖġEME DÜZLEM ĠÇĠ RĠJĠTLĠĞĠNĠN YAPI DAVRANIġINA ETKĠSĠ - YATAY PANELLĠ PERDELER” baĢlıklı tezini aĢağıda imzaları olan jüri önünde baĢarı ile sunmuĢtur.
Teslim Tarihi : 19 Aralık 2011 Savunma Tarihi : 23 Ocak 2012
ÖNSÖZ
Yüksek lisans tez konusunun seçilmesinde ve bu çalıĢmanın yürütülmesinde değerli katkılarından dolayı tez danıĢmanım Sayın Prof.Dr Sumru PALA ile Sayın Prof.Dr H.Faruk KARADOĞAN‟a teĢekkürlerimi sunarım.
Tez çalıĢması boyunca anlayıĢlı ve sabırlı yaklaĢımı nedeniyle PROTEK PROJE firmasına ve tüm yaĢamım boyunca olduğu gibi bu çalıĢma sırasında da maddi manevi her zaman yanımda olan aileme teĢekkür ederim.
Ocak 2012 Ahmet Demir
ĠÇĠNDEKĠLER
Sayfa
ÖNSÖZ ... vii
ĠÇĠNDEKĠLER ... ix
KISALTMALAR ... xi
ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... xiii
ġEKĠL LĠSTESĠ ... xv
SEMBOL LĠSTESĠ ... xvi
ÖZET ... xxi
SUMMARY ... xxiii
1. GĠRĠġ ... 1
1.1 Konu ... 1
1.2 Amaç ... 3
2. BAZI YÖNETMELĠKLERDE PREFABRĠKE ELEMANLARIN BĠRLEġĠM BÖLGELERĠ ... 5
2.1 TS9967 ... 5
2.1.1 DöĢeme panolarının ara ve mesnet birleĢimleri………..………...5
2.1.2 TaĢıyıcı panolar arasındaki kayma birleĢimleri………..………...9
2.1.2.1 Panolar arasındaki ıslak kayma birleĢimleri……...………….…...9
2.1.2.2 Panolar arasındaki kuru kayma birleĢimleri ………..….…...9
2.1.3 Panolar arasındaki düĢey kayma birleĢimleri………..…………...10
2.1.4 Panolar arasındaki yatay birleĢimlere gelen etkiler…...…..…………...11
2.2 DBYBHY 2007 ... 12
2.3 EUROCODE 8 ... 13
3. PREFABRĠKE ELEMAN BAĞLANTI BÖLGELERĠ ĠLE ĠLGĠLĠ ÖNCEKĠ BAZI ÇALIġMALAR ... 17
3.1 DöĢemede Diyafram DavranıĢı ... 17
3.2 Kapasite Tasarımı ... 20
3.2.1 Prefabrike bağlantı bölgelerinde kapasite tasarımı ... 21
3.2.1.1 Çerçeve bağlantıları ... 22
3.2.1.2 DöĢeme bağlantıları ... 24
3.3 Ġki yönlü ve Tek yönlü Yükler Altında Dübel DavranıĢının Ġncelenmesi ... 26
4. ĠNCELENECEK ÖRNEK YAPI MODELĠ ... 29
4.1 Seçilen Yapı Modelinin Tanıtılması ... 29
4.2 Yapılan Varsayımlar ... 31
4.3 Yapısal Modelin Malzeme, Zemin ve Yükleme Özellikleri ………34
4.4 Boyutlandırma ... 39
4.4.1 KiriĢ boyutlandırma...…..……….………...39
4.4.1.1 Y yönü kiriĢleri..……….………...41
4.4.1.2 X yönü tip 1 kiriĢleri..……….……….……...43
4.4.1.3 X yönü tip 2 kiriĢleri..……….………...44
4.4.2 Kolon boyutlandırma...…..…….………...…...45
4.4.4 Kısa konsol boyutlandırma...…...……….…...51
5. DÖġEME DÜZLEM ĠÇĠ ġEKĠL DEĞĠġTĠRMELERĠNĠN GÖZ ÖNÜNE ALINMASI ... 53
5.1 DöĢeme Düzlem Ġçi ġekil DeğiĢtirmeleri Serbest Yapı Modeli ... 54
5.1.1 Model 2 ile ilk modelin karĢılaĢtırılması... 54
5.1.2 DöĢeme-döĢeme ve döĢeme-perde bağlantılarının hesabı ... 62
5.1.3 Panel – KiriĢ bağlantılarının hesabı ... 64
5.1.4 Vintzeleou ve Tassios yaklaĢımı ile pimlerin taĢıma gücü ... 65
5.1.5 KiriĢ-konsol bağlantılarının hesabı ... 65
5.2 Perde Panelleri Temel ile Bağlantılı Yapı Modeli ... 67
5.2.1 Model 3‟ün ilk iki model ile karĢılaĢtırılması ... 68
5.2.2 Perde-kolon bağlantılarının hesabı ... 71
5.2.3 Perde-perde bağlantılarının hesabı ... 72
5.2.4 Perde-temel bağlantılarının hesabı ... 73
5.2.5 Vintzeleou ve Tassios yaklaĢımı ile pimlerin taĢıma gücü ... 73
5.3 KiriĢ-Konsol Bağlantılarının Mafsallı olması ... 74
5.4 Bağlantı Elemanlarının Kapasite Tasarımı ... 76
6. SEÇĠLEN YAPI MODELĠNĠN YÜK ARTIMI YÖNTEMĠ ĠLE ĠNCELENMESĠ ... 79
6.1 Betonarme Elemanların Plastik Mafsal Tanımları ... 79
6.1.1 Y yönü kiriĢleri... 79
6.1.2 X yönü tip 1 kiriĢleri ... 82
6.1.3 50x60 kolon – tip 1... 83
6.2 Bağlantı Elemanlarının Lineer olmayan DavranıĢlarının Modellenmesi ... 90
6.2.1 Panel-panel bağlantısı ... 90
6.2.2 KiriĢ-konsol bağlantısı (moment aktaran) ... 91
6.3 Seçilen Model (Model 3) Ġçin Yük Artımı Uygulanması ... 93
6.3.1 X yönü statik itme analizi ... 93
6.3.2 Y yönü statik itme analizi ... 95
6.3.3 Seçilen model için ikinci yaklaĢım... 98
6.3.3.1 Ġkinci yaklaĢım için X yönü statik itme analizi ... 102
6.3.3.2 Ġkinci yaklaĢım için Y yönü statik itme analizi ... 103
7. SEÇĠLEN YAPI MODELĠNĠN ZAMAN ARTIMI YÖNTEMĠ ĠLE ĠNCELENMESĠ……… 105
7.1 Üretilen Yer Hareketine Ait Ġvme Kayıtları ... 105
7.2 Ġki Yönlü Yükler Etkisinde Bağlantı Elemanlarının Ġncelenmesi ... 107
7.2.1 BirleĢimlerin davranıĢlarının idealleĢtirilmesinde pivot modeli ... 108
7.3 Y Yönünde Zaman Artımı Analizi ... 109
7.3.1 DöĢemede boĢluk olması durumunda zaman artımı analizi ... 113
7.4 X Yönünde Zaman Artımı Analizi ... 115
8. SONUÇ VE ÖNERĠLER ... 117
KAYNAKLAR ... 123
EKLER ... 125
KISALTMALAR
DBYBHY : Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik TS : Türk Standartları
EN : European Standarts
ELSA : European Laboratory for Structural Assessment SAP2000 : Structural Analysis Programme
FEA : Finite Element Analysis PCI : Precast Concrete Institute
NTUA : National Technical University of Athens
SAFECAST : Deprem Etkisi Altında Prefabrike Elemanların Bağlantı Bölgelerinde Kullanılan Mekanik Bağlantı Elemanlarının Performansını AraĢtıran Avrupa Birliği Projesi
ÇĠZELGE LĠSTESĠ
Sayfa
Çizelge 2.1 : Sürtünme katsayıları. ... 6
Çizelge 2.2 : β değerleri. ... 10
Çizelge 2.3 : kT ve μ Katsayıları ... 15
Çizelge 2.4 : Beton sınıfı kayma emniyet gerilmeleri ... 15
Çizelge 4.1 : Zemin karakteristik periyotları ... 34
Çizelge 4.2 : Etkin yer vme katsayısı ... 37
Çizelge 4.3 : Bina önem katsayısı... 37
Çizelge 4.4 : TaĢıyıcı sistem davranıĢ katsayıları ... 38
Çizelge 4.5: Yük kombinasyonları ... 39
Çizelge 5.1 : ϕ50 bağlantı maksimum iç kuvvet değerleri ... 62
Çizelge 5.2 : DöĢeme panellerinde ϕ50 bağlantı taĢıma gücü kontrolü ... 63
Çizelge 5.3 : ϕ40 bağlantı maksimum iç kuvvet değerleri ... 63
Çizelge 5.4 : DöĢeme panellerinde ϕ40 bağlantı taĢıma gücü kontrolü……….63
Çizelge 5.5 : ϕ30 bağlantı maksimum iç kuvvet değerleri ... 64
Çizelge 5.6 : DöĢeme panellerinde ϕ30 bağlantı taĢıma gücü kontrolü ... 64
Çizelge 5.7 : ϕ50 bağlantı maksimum iç kuvvet değerleri ... 64
Çizelge 5.8 : DöĢeme paneli - kiriĢ bağlantısı taĢıma gücü kontrolü ... 65
Çizelge 5.9 : Konsol - kiriĢ bağlantısı maksimum iç kuvvet değerleri. ... 66
Çizelge 5.10 : Konsol - kiriĢ bağlantısı taĢıma gücü ... 67
Çizelge 5.11 : Perde kolon bağlantılarının maksimum iç kuvvet değerleri. ... 71
Çizelge 5.12 : Perde kolon bağlantılarının taĢıma gücü ... 71
Çizelge 5.13 : Perde perde bağlantılarının maksimum iç kuvvet değerleri ... 72
Çizelge 5.14 : Perde perde bağlantılarının taĢıma gücü ... 72
Çizelge 5.15 : Perde temel bağlantılarının iç kuvvet değerleri ... 73
ġEKĠL LĠSTESĠ
Sayfa
ġekil 2.1 : TS9967 döĢeme panellerinde aktarılan yükler.. ... 6
ġekil 2.2 : TS9967 panolar arası bağlantılar ... 7
ġekil 2.3 : TS9967 döĢemenin taĢıyıcı panolar ile bağlantıları ... 8
ġekil 2.4 : TS9967 kat döĢemesi baĢlık kuvvetleri ... 9
ġekil 2.5 : TS9967 taĢıyıcı pano ıslak kayma birleĢim tipleri ... 9
ġekil 2.6 : EuroCode 8 Kayma Bağlantı Tipleri ... 13
ġekil 2.7 : Basınç birleĢimlerinde kesme kuvveti etkisi. ... 14
ġekil 2.8 : Eurocode 2.3 kayma güvenliği ... 14
ġekil 3.1 : ELSA deney numunesi ... 19
ġekil 3.2 : Yapı olası göçme mekanizmaları ... 20
ġekil 3.3 : Kolon-KiriĢ Bağlantısı. ... 22
ġekil 3.4 : Bağlantı bölgelerinin kapasite tasarımında kullanılacak iç kuvvetlerin Ģematik gösterimi. ... 22
ġekil 3.5 : DöĢemeye etkiyen kesme kuvveti diyagramı. ... 24
ġekil 3.6 : Prefabrike döĢeme yük dağılım Ģeması ... 25
ġekil 3.7 : DöĢemede bağlantı elemanlarına gelen yükler ... 25
ġekil 3.8 : Pim göçme mekanizması ... 27
ġekil 4.1 : Çok katlı örnek model gösterimi. ... 29
ġekil 4.2 : Çok katlı örnek modele ait ilk katın SAP2000 3d görünüĢü ... 30
ġekil 4.3 : Örnek modele ait kat planı. ... 30
ġekil 4.4 : Plak elemanların SAP2000‟de çubuklarla ifade edilmesi ... 32
ġekil 4.5 : Perde panellerinde kullanılan 20cmx80cm kesitli rijit çubuk özellikleri . 33 ġekil 4.6 : DöĢeme panellerinde kullanılan rijit çubukların özellikleri ... 33
ġekil 4.7 : SAP2000 programında beton malzemenin tanımlanması ... 35
ġekil 4.8 : Elastik ivme spektrumu ... 37
ġekil 4.9 : TS9967‟de minimum kiriĢ kesitleri ... 40
ġekil 4.10 : Panel eleman tip enkesit. ... 40
ġekil 4.11 : Y yönü panel elemanların kesitleri ... 41
ġekil 4.12 : KiriĢ eğilme momenti taĢıma gücü hesabı ... 41
ġekil 4.13 : Konsol diĢlerinde temsili donatı gösterimi ... 42
ġekil 4.14 : X yönü panellerinin Tip 1 kesiti ... 43
ġekil 4.15 : X yönü panellerinin Tip 2 kesiti. ... 44
ġekil 4.16: Kolon enkesitleri ve donatıları. ... 46
ġekil 4.17 : Kolon bünye bağıntıları ... 48
ġekil 4.18 : Perde panellerin kesiti. ... 49
ġekil 4.19 : Perde panellerin SAP2000 programında oluĢturulan kesitleri ve moment taĢıma kapasiteleri ... 50
ġekil 4.20 : Perde düzlemi doğrultusunda panellerin moment kapasitesi ... 50
ġekil 4.21 : Konsolların kesiti ve donatıları ... 52
ġekil 5.1 : Kullanılan bağlantı tipleri ... 53
ġekil 5.3 : Modellerin iki yöndeki hakim mod Ģekillerindeki periyotları ... 54
ġekil 5.4 : Modellerin deprem kuvvetlerinin kolon ve perdeler üzerindeki dağılımı 55 ġekil 5.5 : DöĢeme düzlem içi deformasyon gösterimi ... 56
ġekil 5.6 : DöĢeme-döĢeme bağlantılarının kesme kuvveti dağılımı.. ... 57
ġekil 5.7 : DöĢeme kiriĢ bağlantılarının iç kuvvet dağılımı ... 58
ġekil 5.8 : KiriĢ - Konsol bağlantılarının kesme kuvveti dağılımı ... 59
ġekil 5.9 : KiriĢ Konsol bağlantılarında çekme ve basınç oluĢumu. ... 59
ġekil 5.10 : KiriĢ - Konsol bağlantılarının eksenel kuvvet dağılımı ... 60
ġekil 5.11 : KiriĢ - Konsol bağlantılarının moment dağılımları ... 60
ġekil 5.12 : Perde panelleri - kolon bağlantılarının iç kuvvet dağılımları. ... 61
ġekil 5.13 : DöĢeme panellerinin bağlantıları ... 62
ġekil 5.14 : DöĢeme panellerinin diğer yöndeki kiriĢler ile bağlantısı ... 64
ġekil 5.15 : Moment aktaran kiriĢ konsol bağlantısı ... 66
ġekil 5.16 : Perde panellerinin birbirlerine ve temele bağlantıları ... 67
ġekil 5.17 : Perde paneli kesiti………...68
ġekil 5.18 : Perde kolon bağlantılarının iç kuvvet dağılımı ... 69
ġekil 5.19 : Perde temel bağlantılarının iç kuvvet dağılımı ... 70
ġekil 5.20 : Perde perde bağlantı elemanı ... 72
ġekil 5.21 : DüĢey yükler altında çerçeve kiriĢleri eğilme momenti diyagramı ... 74
ġekil 5.22 : Çerçeve kiriĢlerin yatay yük altında eğilme momenti diyagramı ... 75
ġekil 5.23 : Bağlantı tipine göre kolon iç kuvvetlerinin karĢılaĢtırılması ... 75
ġekil 6.1 : Y yönü kiriĢ kesiti ... 79
ġekil 6.2 : Y yönü idealleĢtirilmiĢ kiriĢ kesiti ... 80
ġekil 6.3 : Betonda sargı etkisi ... 80
ġekil 6.4 : Sargısız beton gerilme Ģekil değiĢtirme bağıntısı……….80
ġekil 6.5 : Sargılı beton gerilme Ģekil değiĢtirme bağıntısı ... 81
ġekil 6.6 : Donatı çeliği gerilme Ģekil değiĢtirme bağıntısı ... 81
ġekil 6.7 : Y Yönü KiriĢleri Moment – Eğrilik Bağıntısı ... 82
ġekil 6.8 : ĠdealleĢtirilmiĢ X yönü tip 1 kiriĢ kesiti ... 82
ġekil 6.9 : X Yönü KiriĢleri Tip1 Moment – Eğrilik Bağıntısı ... 82
ġekil 6.10 : Sargılı beton gerilme Ģekil değiĢtirme bağıntısı. ... 83
ġekil 6.11 : Kolon tip 1 için bünye bağıntıları ... 84
ġekil 6.12 : Kolon tip 1 için SAP2000‟de girilen bünye bağıntıları. ... 85
ġekil 6.13 : Kolon tip 1 için elde edilen moment eğrili bağıntıları ... 86
ġekil 6.14 : Y yönü Moment eğrilik bağıntılarının idealleĢtirilmesi. ... 87
ġekil 6.15 : SAP2000 programında girilen Y yönü moment eğrilik bağıntıları ... 88
ġekil 6.16 : X yönü Moment eğrilik bağıntılarının idealleĢtirilmesi . ... 89
ġekil 6.17 : Bağlantı pimlerinde kayma etkisinde lineer olmayan davranıĢ modeli. . 90
ġekil 6.18 : Kopma Ģekil değiĢtirmesi için hesaba katılacak uzunluk ... 90
ġekil 6.19 : Moment aktaran bağlantıda kopma Ģekil değiĢtirmesi için hesaba katılacak uzunluk ... 91
ġekil 6.20 : Bağlantı pimlerinin eksenel kuvvet altında lineerötesi davranıĢ modeli 91 ġekil 6.21 : Bağlantı pimlerinde moment dönme bağıntısı ... 92
ġekil 6.22: Moment Eğrilik bağıntısında kopma noktasının okunması ... 93
ġekil 6.23 : X yönü itme analizi göçme anı plastik mafsalların dağılımı ... 93
ġekil 6.24 : X yönü itme analizi sonucu akma dayanımına ulaĢan bağlantı elemanları ... 94
ġekil 6.25 : X yönü yük artımı – Ġtme eğrisi ... 94
ġekil 6.26 : Betonarme elemanlar göçme durumuna gelene kadar X yönünde uygulanan yük artımı ... 95
ġekil 6.27: Akma dayanımına ulaĢan bağlantılar ... 95
ġekil 6.28 : Y yönü yük artımı – Ġtme eğrisi ... 96
ġekil 6.29 : Y yönü itme analizi göçme anı plastik mafsalların dağılımı. ... 96
ġekil 6.30 : Betonarme elemanlar göçme durumuna gelene kadar uygulanan Y yönünde yük artımı... 97
ġekil 6.31 : Perde Kolon Bağlantılarında Bölgesel Süneklik Ġstemi ... 98
ġekil 6.32 : 2. YaklaĢımda perde kesiti.. ... 98
ġekil 6.33 : Bağlantı elemanlarında kesit artıĢına bağlı olarak artan taĢıma gücü .... 99
ġekil 6.34 : Ġkinci YaklaĢım ile Ġlk yaklaĢım X yönü Ġtme Eğrileri. ... 102
ġekil 6.35 : 2.YaklaĢım X Yönü Göçme Durumu ... 102
ġekil 6.36 : Ġkinci yaklaĢım ile ilk yaklaĢım Y yönü itme eğrileri ... 103
ġekil 6.37 : 2.YaklaĢım Y yönü yük artımı sonucu göçme durumu ... 103
ġekil 7.1 : Üretilen yer hareketlerine ait ivme - zaman grafikleri ... 107
ġekil 7.2 : Elastik spektral ivme spektrumu ... 107
ġekil 7.3 : Pivot Modeli ... 108
ġekil 7.4 : Y yönü zaman artımı analizi sonucunda plastikleĢen bölgeler ... 109
ġekil 7.5 : Perde-panel bağlantılarında pivot model ... 109
ġekil 7.6 : 7 deprem ivme kaydı için perde-panel bağlantılarında kesme kuvveti-deplasman iliĢkis ... 110
ġekil 7.7 : Orta bölgedeki panel-panel bağlantılarında kesme kuvveti-deplasman iliĢkisi ... 111
ġekil 7.8 : Perde-kolon bağlantılarının davranıĢlarının pivot model ile ifade edilmesi ... 111
ġekil 7.9 : Perde kolon bağlantılarında kesme kuvveti-deplasman iliĢkisi ... 112
ġekil 7.10 : KiriĢ kolon bağlantılarının davranıĢlarının pivot model ile ifade edilmesi ... 112
ġekil 7.11 : KiriĢ kolon bağlantılarında kesme kuvveti-deplasman iliĢkisi... 113
ġekil 7.12 : DBYBHY 2007‟de döĢeme süreksizliklerinin neden olduğu düzensizlikler ... 113
ġekil 7.13 : Örnek yapı modelinde döĢeme boĢluğu ... 114
ġekil 7.14 : DöĢeme boĢluğu olan modelde kolonların iç kuvvet değiĢimleri ... 114
ġekil 7.15 : Perde kolon bağlantılarında kesme kuvveti-deplasman iliĢkisi ... 115
ġekil 7.16 : X yönü zaman artımı analizi sonucunda plastikleĢen bölgeler ... 115
ġekil 7.17 : Perde kolon bağlantılarında eksenel kuvvet-deplasman iliĢkisi ... 116
ġekil 7.18 : Perde paneli bağlantılarında kesme kuvveti - deplasman iliĢkisi ... 116
ġekil 8.1 : 2. adım sonunda akma durumundaki bağlantı elemanları ... 121
ġekil 8.2 : 5. adım sonunda göçme durumunda orta kısımdaki çerçeve... 122
ġekil 8.3 : Göçme durumunda orta kısımdaki çerçeve – 3b ... 122
ġekil 8.4 : DöĢeme-perde bağlantılarında deprem doğrultusundaki kesme kuvveti – deplasman iliĢkisi ... 123
ġekil A.1 : Mafsallı döĢeme – döĢeme ve kiriĢ – konsol bağlantıları …... 126
ġekil A.2 : DöĢeme – perde paneli bağlantısı… ... 127
ġekil A.3 : Perde paneli – kolon bağlantısı… ... .…….128
ġekil A.4 : Perde paneli – kolon bağlantısı………..128
ġekil B.1 : X yönü tip 2 kiriĢleri için plastik mafsal tanımlanması … ... 130
ġekil B.2 : Kolon tip 2 için bünye bağıntıları………..131
ġekil B.3 : Seçilen 3 eksenel kuvvet durumu için Y yönü moment eğrilik bağıntılarının idealleĢtirilmesi………132
ġekil B.4 : Seçilen 3 eksenel kuvvet durumu için X yönü moment eğrilik bağıntılarının idealleĢtirilmesi………133
SEMBOL LĠSTESĠ
A0 : Etkin yer ivme katsayısı Asmin : Minimum boyuna donatı
Ash : Askı donatısı, mesnetlerde kullanılan hasır donatı alanı
Ac : Kolon veya perde uç bölgesinin brüt enkesit alanı Ake : Kenetlerin kesit alanı toplamı
B : DöĢeme tipi yapılarda önemli yatay yük taĢıyıcıların arasındaki mesafe bk : En dıĢtaki enine donatı eksenleri arasındaki uzaklık
d : Faydalı yükseklik db : Pim çapı
Du,mon : Pimin tek yönlü yükleme altında taĢıyabileceği maksimum kesme kuvveti Du,cyc : Pimin iki yönlü yükleme altında taĢıyabileceği maksimum kesme kuvveti e : Ekzantriklik
Ex,Ey : Kütleler ile uyumlu olarak hesaplanan deprem kuvvetleri
Fh : Kolonların moment kapasitelerine göre döĢemeye gelebilecek deprem kuvveti
F’ : Kesme alanı
fcd : Beton tasarım basınç dayanımı fctd : Beton tasarım çekme dayanımı fyd : Donatı çeliği akma dayanımı
fyk : Donatı çeliği karakteristik akma dayanımı
G : Kayma modülü
h : Kesitin çalıĢan yöndeki yüksekliği
Hw : Temel üzerinden itibaren toplam perde yüksekliği I : Bina önem katsayısı
k : Kullanılan bağlantı elemanlarında hesaplanan rijitlik değerleri kT : Yüzey tipine bağlı katsayı
lp : Konsol diĢi boyu
lw : Perdenin plandaki uzunluğu
L : DöĢeme tipi yapılarda kısa yöndeki mesafe
Mpi-j : KiriĢ uçlarında çeliğin pekleĢmesi gözönüne alınarak hesaplanan negatif
ve pozitif moment taĢıma kapasitesi
Mri-j : KiriĢ uçlarında hesaplanan negatif ve pozitif moment taĢıma kapasitesi
Ma,Mü : Kolon serbest yüksekliğin alt ve üst uçlarında kesme kuvveti hesabında esas alınan moment
Mra,Mrü : Kolon serbest yüksekliğin alt ve üst uçlarında fcd ve fyd‟ye göre
Mpt : Perde taban kesitinde moment taĢıma kapasitesi Mdt : Perde taban kesitinde hesaplanan moment değeri n : DöĢeme açıklığı sayısı
Nd : Tasarımda esas alınan maksimum eksenel kuvvet Q : Katlara etki eden deprem kuvveti
qd : Tasarım döĢeme yükü
S(T) : Spektrum katsayısı
Ta, Tb : Spektrum karakteristik periyotları Tx,Ty : Bina doğal periyotları
Tu : Bağlantı elemanın kayma emniyet gerilmesine göre hesaplanan taĢıyabileceği maksimum kesme kuvveti
Vd : Tasarımda esas alınan kesme kuvveti
Vdy : KiriĢ üzerinde sadece düĢey yüklerden oluĢan kesme kuvveti
Ve : Kolon, kiriĢ ve perdede enine donatı hesabında esas alınan kesme kuvveti Vr : Kesitin kesme kuvveti taĢıma gücü
Vw : Kesme dayanımına kesme donatısı katkısı
V’x ,V’y : Kapasite tasarımına göre prefabrike bağlantı elemanlarına gelen kesme kuvvetleri
W : Kütle
Zs : Bağlantı elemanı mukavemet momenti rmin : Minimum donatı oranı
βv : Perdede kesme kuvveti dinamik büyütme katsayısı ωs : Kayma donatısı oranı
τRd : Beton kalitesine bağlı kayma dayanımı μ : Kesme sürtünme katsayısı
gR : Güvenlik katsayısı z1-2-3 : Kat yükseklikleri
Φ : Dayanım azaltma faktörü ε : Birim ĢekildeğiĢtirme
co : Betonda plastik sekil değiĢtirmenin baĢlamasına karsı gelen birim kısalma cu : Betonun birim kısalması
su : Beton çeliğinin akmaya karsı gelen en büyük birim boy değiĢimi ∆y : Akma durumu Ģekil değiĢtirmesi
∆u : Göçme durumu Ģekil değiĢtirmesi θy : Akma durumu dönme değeri θu : Göçme durumu dönme değeri
TÜMÜ PREFABRĠKE ELEMANLARDAN OLUġAN
DÖġEME TĠPĠ YAPILARDA DÖġEME DÜZLEM ĠÇĠ RĠJĠTLĠĞĠNĠN YAPI DAVRANIġINA ETKĠSĠ - YATAY PANELLĠ PERDELER
ÖZET
1999 Marmara depreminden sonra yapılan saha incelemeleri ve analitik çalıĢmalar deprem bölgesindeki prefabrike yapıların önemli bir kısmının öngörülen deprem güvenliğini tam olarak sağlayamadığını göstermiĢtir. Söz konusu bu yapıların ortak özelliklerine bakıldığında, düĢey yük taĢıma kapasitelerinin yatay yüke göre baskın sistemler olduğu görülmektedir. Yatay yükler etkisindeki bir yapı sisteminin davranıĢında en belirleyici özelliklerden biri döĢemenin düzlem içi davranıĢıdır. Klasik betonarme yapılarda bilinmeyen sayısını azaltarak hesap kolaylığı getirdiği için döĢemelerin düzlemleri içinde rijit diyafram kabul edilerek hesap yapılması çok fazla üzerinde durulmayan bir konudur. Ancak bu konu prefabrike yapıların bağlantı bölgelerinin güvenliği açısından daha çok önem kazanmaktadır. Önemli yatay yük taĢıyıcılarının birbirlerine uzaklığının yapının diğer yöndeki geniĢliğine göre belirgin uzun olduğu döĢeme tipi yapılarda, döĢeme düzlem içi davranıĢında rijit diyafram kabulünün geçersiz olabildiği yapılan deneysel çalıĢmalardan da görülmektedir. Bu çalıĢmalardan birisi de yürütülmekte olan bir Avrupa Birliği projesi olan prefabrike elemanlardan oluĢan binalarda yatay yükler altında mekanik bağlantıların performansını inceleyen SAFECAST projesidir. Prefabrike elemanların birleĢim bölgeleri ile ilgili araĢtırma eğilimleri mekanik ve enerji tutucu birleĢim elemanları kullanmak ve yapıda olabildiğince yerinde dökme beton kullanmaktan kaçınmak yönünde olmaktadır.
Bu çalıĢmada yatay yük etkisinin etkin olduğu, bir doğrultusu diğer doğrultusuna göre daha uzun olan depreme dayanıklı çok katlı prefabrike betonarme bir yapı modeli tasarlanmıĢtır. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2007‟de (DBYBHY 2007) rijit diyafram döĢemeler için tarifi yapılan burulma tipi düzensizliklerin, prefabrike döĢemelerde rijit diyafram kabulünün terk edilmesiyle oluĢan burulma benzeri davranıĢ ile daha elveriĢsiz durumlar oluĢturabileceği üzerinde durulmuĢ ve modeldeki tüm bağlantı bölgeleri bu elveriĢsiz duruma göre irdelenmiĢtir.
ÇalıĢmanın ilk bölümünde problem tanımlanmıĢ ve tezin amacı verilmiĢtir. Ġkinci olarak Türk Standartı 9967‟de, DBYBHY 2007‟de ve Avrupa Yapı Yönetmeliği EUROCODE‟un depreme dayanıklı yapı tasarımını içeren 8. bölümünde prefabrike bağlantı bölgeleri ile ilgili bölümlerde önerilenler özetlenmiĢ, ve üçüncü bölümde konu ile ilgili bazı yayınlara yer verilmiĢtir. Dördüncü bölümde hesap modeli verilmiĢ, yapılan varsayımlar sıralanmıĢ ve örnek modelin DBYBHY 2007‟de verilen kurallar çerçevesinde boyutlandırması yapılmıĢtır. BeĢinci bölümde, boyutlandırması yapılan örnek yapı modeli üzerinde yapılan bazı değiĢiklikler (döĢeme davranıĢı, bağlantı tipleri gibi) ile sistem davranıĢı daha doğru anlaĢılmaya çalıĢılmıĢtır. Altıncı bölümde ise döĢeme düzlem içi davranıĢı serbest olan yapı
modeline statik yük artımı yöntemi uygulanarak yapının gösterdiği süneklik irdelenmiĢtir. Yedinci bölümde yürütülmekte olan güncel deneysel çalıĢmalar ile benzerlik kurulabilmesi amacıyla yapı modeli zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yapılarak incelenmiĢ ve doğrusal olmayan davranıĢları “pivot modeli”ne uygun olarak tanımlanan bağlantı elemanlarının iki yönlü yükler altında incelenmesi amaçlanmıĢtır. Son olarak sekizinci bölüm, sonuçların yorumlanmasına, değerlendirmeye ve önerilere ayrılmıĢtır.
STRUCTURAL EFFECTS OF FLOORS IN-PLANE STIFFNESS IN PRECAST SLAB TYPE BUILDINGS - HORIZONTAL
SHEAR WALL PANELS SUMMARY
The main advantage of prefabrication against cast in-situ concrete is short duration of the installation and producing the building faster. Wet connections which are common in our country, undermines this feature of prefabrication because of their cast-in situ requirements. Recent researches about the precast element‟s connections, head towards using dry connections and mechanical-energy dissipative connectors. Field investigations and analytical studies on precast concrete structures revealed that the level of damage and the poor performance of the buildings during the 1999 Marmara Earthquake were closely related to the performance of the precast connections. If common features of these structures are considered, observations showed that these buildings have dominant vertical load carrying capacity than horizantal loads. This kind of prefabricated structural systems commonly developed in western Europe. But, nowadays researches and studies indicates giving place to some other linked type precast connections. Performance of the prefabricated buildings in earthquakes, brings up the significance of connections and triggers new researches about this subject.
Under dynamic lateral loading (earthquake, wind etc.) one of the most decisive feature of the system is floors behavior in their own planes. It is known that this behavior effects all the elements forces in the structure. With the aim of reducing the number of unknown quantities, monolithic concrete floors usually suppose rigid diaphragm in their own planes. But this assumption may be invalid for some cases. For example; lowness in-plane rigidity in floor and locating significant lateral load carrier element‟s far away from each other in plan. If this distance is longer than twice the other side, this kind of systems are called “slab type” building. As an actual project SAFECAST, is currently intevestigates “slab type” buildings. In this context, experimental studies which have done in ELSA laboratories demonstrate that “slab type” building effects may be seen in the buildings whose both side dimensions is almost equal.
Due to avoidance use of cast in-situ concrete, precast floor panel‟s joints may be constituted without topping concrete. By using flat-wide precast beams in all frames in whole structure, it is possible that getting flat story floor without topping concrete. In this situation, in plane-floor behavior effect which described above, becomes more of an issue.
Connectors which combines precast units in a dry connection may be modelled as moment resistance or hinged type. Like all the other precast elements, this connector‟s design is significiantly depends on the assumption of the in-plane behavior of the floor. A design which based on floors rigid diaphragm behavior, will become inadequate in flexible floor situation. Therefore for a realistic analysis,
floors in-plane strains should be relaesed and connector materials should be designed under the acting more realistic forces.
Torsional irregularity which described for rigid diaphragm floors in DBYBHY 2007; may cause unfavorable situations with a torsion-like behavior in flexible
prefabricated floors which needs to focus on. In the scope of this study all the prefabricated connection regions examined according to this unfavorable
situation.
In this study, in view of the facts described above, one side is explicit longer than the other, significiant lateral load carriers located far away with each other, a multi-storey prefabricated slab type building model is designed. This model is thought five storey building but only first story taken into account in calculations, vertical loads which occurs in above four story, transferred to first story. Column base joints at foundation are supposed as fixed supports so relative story drift reaches its maxiumum value at first story, upper stories difference of the story displacements more and more decrease. Consequently it is seen that floors in-plane behavior will effect the system especially on first story floor thats why this study focused on only first story of whole structure.
Sample building model is tranferred to computer environment by the SAP2000 software. All prefabricated elements, including plane floors, defined as a frame object type. Shell elements idealized by using rigid rods. Link element object type described adapted to their working types for connectors. These links are placed at the end joints of rigid rods.
It is suggested that assessing this study with a similar study (Taslak, 2011) should be more beneficial. Main difference of this two studies are shear walls placement in the building. In this study panel shear walls located horizontal, wheras in the other study vertical. Also another difference is the assumption of displacement ductility of the building. In this study, the assumption is high ductile building wheras in Taslak‟s study is normally ductile.
As the first step of this study, problem is defined and mentioned about the aim of the thesis.
In the second part, dwelt on the prefabricated elements connections in regulations related parts. Firstly, Turkish former prefabricated buildings regulation TS9967 which repealed by coming into force of TSEN 13369 (TSEN 13369 incluiding only basis of producing, and it refers to DBYBHY 2007 for analysis principles), secondly DBYBHY 2007, and then thirdly Eurocode 8 regulations are reminded about explanations in precast connections.
Third part of the study explains some analytical and experimental studies abaut prefabricated connection types and using connector elements. In this section, “floors rigid diaphragm behavior”, “under monotonic and cylic loading dowel behavior”, and “capacity design of connector elements” are examined.
Then in the fourth section, the sample model is described and considered assumptions are listed. Floors in-plane rigidity supposed rigid diaphragm in this model and all the frame connections are designed as moment resisting type. Structure is analyzed under vertical loads and seismic conditions then building is designed in accordance with the regulation (DBYBHY 2007).
In the fifth part, after considering floors in-plane strains, structural system is compared with the sample model which is designed accordance with the regulations. Dwelt on the distribution of element forces. Connectors safety was provided in first approach which floors are rigid diaphragm in-plane, with changing the approach about the floors behavior, these connectors especially floor to floor connections which located two end sides of the building getting strain under shear forces. Connectors which combines horizantal shear wall panels to the precast columns are also inadequate under the act of seismic forces. Also in this step it is investigated that the connection types of precast frame units by using moment resisting type and hinged type connections.
For both sides nonlineer static pushover analysis is applied to model which floors in-plane rigidity flexible in the sixth part. And it is compared that the building ductility with the supposed ductility according to regulations.
In seventh part nonlineer time history analysis is performed to establish similarity with the experimental studies on connectors which used in sample model. To this end, “pivot model” is defined for all the connectors and this connectors are examined on seven derived strong ground motion.
1. GĠRĠġ
1.1 Konu
Prefabrike inĢaatın, klasik betonarme inĢaata oranla en olumlu yanı, saha iĢçiliğini en aza indirerek, montajın tamamlanması ve yapının olabildiğince hızlı bir Ģekilde hazır hale getirilmesidir. Ülkemizde prefabrike elemanların birleĢimlerinde sıklıkla kullanılan ıslak birleĢimler, az miktarda da olsa yerinde dökme betona ihtiyaç duyduğundan bu birleĢimler için baĢka seçenekler araĢtırılmaktadır. Bu seçenekler mekanik ve enerji tutucu özellikte olma eğilimindedir.
Deprem sonrası prefabrike yapıların hasar ve yıkım sebepleri araĢtırıldığında, kolonların narin olması, yapıların yeterli yatay rijitliğe sahip olmaması neticesinde çok büyük kat ötelenmelerine açık olmaları, ve bunun yarattığı ikinci mertebe etkiler, çatı seviyesinde bulunmayan rijit diyafram detayları ile farklı oturma ve dönmelere izin verebilen yumuĢak zemin Ģartları gibi konular ortaya çıkmaktadır. (ErtaĢ, 2005). Ayrıca yetersiz performans gösteren prefabrike elemanlar birleĢim bölgelerinin önemini bir kez daha ortaya çıkarmakta ve bu konuda yeni araĢtırmaları tetiklemektedir. Moment aktaran ya da moment aktarmayan biçimde öngörülen bu birleĢim bölgelerinde oluĢan hasar nedenleri irdelendiğinde ise, kaynaklı rijit bağlı birleĢimlerde yetersiz kaynak boyu ve donatı çeliğinin kalitesine ve iĢçiliğe bağlı olan bazı kaynak problemleri olduğu görülmektedir.
Deprem ve rüzgar gibi yatay yükler etkisindeki bir sistemin davranıĢında en belirleyici olan özelliğin döĢemenin düzlem içi Ģekil değiĢtirmelere karĢı davranıĢının olduğu ve bu davranıĢın tüm elemanların iç kuvvet dağılımı üzerinde etkili olduğu bilinmektedir. DöĢemeleri düzlemleri içinde rijit diyafram kabul ederek bilinmeyen sayısının azaltıldığı çözümlemeler bazı durumlarda geçersiz olabilmektedir. Örneğin, döĢemenin düzlem içi rijitliğinin az oluĢu, önemli yatay yük taĢıyıcı düĢey elemanların birbirine uzak yerleĢimi bu davranıĢ üzerinde etkilidir. DöĢeme tipi yapı adı verilen, sadece tek yönde yer alan önemli yatay yük
taĢıyıcılarının birbirlerine uzaklığı (B), yapının diğer yöndeki uzunluğu (L) ise (B/L > 2) olan yapılarda döĢemenin düzlemi içindeki davranıĢı çok daha önemli hale gelmektedir.
DBYBHY 2007 Madde 2.3‟de düzensiz yapılar için verilen “planda düzensizlik durumları” bölümü özellikle prefabrike sistemlerdeki bazı yapısal durumları yeteri kadar kapsamamaktadır, bu durumlar Ģu Ģekilde sıralanabilir;
i) Düzensizlik tanımı döĢemelerin düzlemleri içinde rijit olduğu varsayımıyla düzenlenmiĢtir. DöĢemelerin düzlem içi büyük Ģekil değiĢtirmelerini göz önünde bulunduran çözümler olası yapı davranıĢını daha gerçekçi biçimde yansıtmakta olmasına rağmen döĢemenin düzleme dik doğrultuda esnek, düzlem içinde rijit diyafram varsayımı bilinmeyen sayılarını azaltmakta olduğu için pek çok yapısal çözümlemede kullanılmaktadır, ancak aĢağıda verilen durumlarda döĢeme düzlem içi davranıĢının esnek olarak göz önüne alınması daha uygun olmaktadır.
Aralarındaki yatay rijitlik farkları büyük olan yatay yük taĢıyıcı düĢey elemanların birbirinden uzak olmaları durumu, döşeme tipi yapılar.
Önemli yatay yük taĢıyıcı elemanlar civarında döĢeme süreksizlikleri bulunması, döĢemelerde büyük boĢlukların bulunması gibi döĢeme düzlem içi rijitliğini azaltan etkenlerden birinin yada bir kaçının birlikte oluĢu.
Yatay yük aktarımı sırasında döĢemelerin malzeme yönünden doğrusal olmayan davranıĢa zorlanması.
Büyük yatay yük taĢıyıcılarda ve yatay yük dağıtıcılarda düzensizlikler ve süreksizlikler bulunması.
Yatay yük taĢıyıcı çekirdeklerle çevre bodrum perdelerinin birbirinden uzakta oluĢu vb.
ii) Yönetmelik yapının yatay yükler etkisinde en elveriĢsiz burulma konumunu esas almaktadır; oysa simetrik ve döĢemelerinde boĢluk bulunmayan döĢeme tipi yapıların yatay deprem yükü etkisinde kat içindeki göreli kat ötelemeleri farkları A1 burulma düzensizliği için öngörülen sınırları aĢabilmektedir. Bu durum yukarıda sıralanan nedenlerle daha da elveriĢsiz olabilmektedir.
iii) Burulma düzensizliği tanımı döĢemenin yapısal özelliklerinden bağımsız tasarlanmıĢtır; oysa özel prefabrike elemanların birbirine kuru olarak birleĢtirilmesi gibi bazı özel durumlarda döĢeme düzlem içi Ģekil değiĢtirmeleri artmaktadır. Bu
durumlarda döĢeme düzlem içi Ģekil değiĢtirmelerini azaltan kavrama (topping) betonu kullanmama eğilimi de artmaktadır.
Yapıyı oluĢturan tüm elemanların prefabrike olması ve özellikle döĢemelerinde kavrama betonu kullanılmaması durumunda döĢemenin esnek davranıĢı ile beraber bağlantı bölgelerinde ve bu bölgelerde yer alan elemanlarda elveriĢsiz durumlar oluĢmaktadır.Bağlantı bölgeleriyle ilgili olarak pek çok analitik ve deneysel çalıĢma yapılmaktadır. Bu çalıĢmalardan biri olan ve Ġstanbul Teknik Üniversitesi‟nin de içinde yer aldığı Avrupa Birliği destekli SAFECAST projesi kapsamında da bağlantı bölgelerinin deprem etkileri altında güvenliğinin araĢtırılmasına devam edilmektedir. European Laboratory for Structural Assessment (ELSA)‟da gerçekleĢtirilen deneylerde B/L oranının 1‟e kadar düĢtüğü durumlarda dahi döĢeme tipi yapılardaki olumsuzluklarla karĢılaĢılmıĢtır. Bu nedenle prefabrike bir yapıda gerçeğe daha yakın bir çözümleme için döĢemedeki düzlem içi deformasyonları serbest bırakarak, birleĢim elemanlarının gelen etkiler altında çözümlemesinin yapılması gereği ortaya çıkmaktadır.
Bu çalıĢma kapsamında birleĢimler açısından yaklaĢım, koruma betonu kullanılmadan, prefabrike betonarme panellerin çıplak beton yüzeyleri ile düz bir zemin elde etmek için kuru birleĢimler kullanma yönünde olmuĢtur. Bu birleĢim elemanlarının yönetmelik esaslarına göre boyutlandırılması ve döĢeme düzlem içi davranıĢındaki kabulün bu boyutlandırmaya etkisi incelenerek, artan yükler altında sistemin genel davranıĢının gözlenmesine geçilmiĢtir.
1.2 Amaç
GiriĢ bölümünde sözü edilen bazı konuların yönetmelikler ve yapılmakta olan bazı çalıĢmalar ıĢığında irdelenmesi için bu çalıĢma kapsamında bir örnek yapı seçilmiĢtir. Bu yapı modeli döĢemenin düzlem içi deformasyonunun sistem davranıĢında daha etkili olduğu döĢeme tipi yapılara örnek olmak üzere bir yönde uzun seçilmiĢtir. Kısa doğrultuda ise baĢta ve sonda olmak üzere her iki uçta perdeler yer almaktadır. Sistemdeki tüm bağlantılar çelik pimlerden oluĢan kuru birleĢim olarak tasarlanmıĢtır. Bu birleĢimler;
Prefabrike kiriĢ – kolon çıkmaları
Prefabrike döĢeme panelleri – prefabrike kiriĢ Yatay perde panelleri – döĢeme panelleri
DüĢey taĢıyıcı panel perdelerin bağlantıları,
olarak sıralanabilir. Bu bağlantılarda mekanik ve enerji tutucu bağlantı çeĢitlerinin sistem davranıĢına etkisinin gözlenmesi amaçlanmıĢtır. Bina kütlesinin büyük bölümü döĢeme elemanlarında toplandığı için deprem kuvvetlerinin yatay yük taĢıyıcı elemanlara aktarılmasında döĢeme önem kazanmaktadır. Örnek yapı, döĢeme düzlem içi davranıĢı ve çerçeve elemanların birleĢim bölgesindeki bağlantı tiplerinde yapılan değiĢiklikler ile farklı modeller türetilmiĢtir. Bu modeller oluĢturulma amaçları Ģu Ģekilde sıralanabilir.
Model 1 : DöĢeme düzlem içi davranıĢında rijit diyafram kabulü yapılan, çerçeve bağlantıları moment aktarır tipte olan, monolitik bir yapıya benzer model. Boyutlandırmada esas alınan ve karĢılaĢtırmalarda referans alınacak modeldir.
Model 2 : DöĢeme düzlem içi davranıĢının esnek olması durumu.
Model 3 : Yatay perde panellerinin temelle ve birbirleriyle bağlantılı olması. Bu modelde döĢemenin düzlem içi davranıĢından bağımsız olarak perde panellerinin çerçeve sistem ile birleĢimleri irdelenmiĢtir.
Model 4 : Çerçeve bağlantılarının moment aktarmayan tipte olması durumu. Ġlk modeldeki moment aktaran birleĢim türlerinin, moment aktarmayan olması halinde yapı davranıĢındaki değiĢimin gözlenmesi amaçlanmıĢtır. Tüm modeller için elde edilen sonuçlar karĢılaĢtırılarak depreme dayanıklı çok katlı prefabrike bir yapı tasarımının irdelenmesi amaçlanmıĢtır.
ÇalıĢma kapsamında döĢeme tipi bir yapıda, yukarıda açıklanan ve deneysel çalıĢmalarda gözlenen sorunların irdelenmesi amacıyla oluĢturulan örnek yapı modeli, prefabrike taĢıyıcı elemanları DBYBHY 2007 „ye birleĢim bölgeleri ise DBYBHY 2007, TS9967 ve EuroCode 8‟e uygun olacak Ģekilde boyutlandırılmıĢtır. Yönetmeliklerde bağlantı bölgeleri için önerilen güvenlik katsayılarının sistemin lineer olmayan davranıĢı için yeterli olup olmadığının da incelenmesi amaçlanmıĢtır.
2. BAZI YÖNETMELĠKLERDE PREFABRĠKE ELEMANLARIN BĠRLEġĠM BÖLGELERĠ
Bu bölümde yürürlükten kalkmıĢ olan eski Türk Prefabrike Yapılar Yönetmeliği TS9967 ile, halen güncel olan DBYBHY 2007 ve EuroCode‟da prefabrike bağlantı bölgelerinde kullanılacak elemanlar ile ilgili önerilen yaklaĢımlar üzerinde durulacaktır.
2.1 TS9967 – 1992 (Eski, Türk Prefabrike Yapılar Yönetmeliği)
1992 yılında yürürlüğe giren “Prefabrike ve öngerilmeli yapı elemanları için uygulanacak hesap esasları ve montaj kuralları TS9967” yönetmeliği Ocak 2010‟da “öndökümlü beton mamüller – genel kuralları” TS-EN13369 yönetmeliğinin yürürlüğe girmesiyle, iptal edilmiĢtir. Yeni yönetmelik, hesap esasları için DBYBHY 2007‟de ilgili bölümlere atıfta bulunmaktadır. Deprem yönetmeliğinin açıklamakta yetersiz kaldığı prefabrike yapılar ile ilgili bazı konularda referans olarak değerlendirmek üzere yürürlükten kalkmıĢ olan eski prefabrike yapılar yönetmeliğine de bu çalıĢmada yer verilmiĢtir. Bu bölümde yer alan semboller ile yürürlükte olan yönetmeliklerde kullanılan semboller arasında bazı uyumsuzluklar vardır. Bu nedenle yürürlükten kalkmıĢ olan TS9967-1992 yönetmeliği ile ilgili semboller sembol listesinde yer almamakta ancak aĢağıdaki bölümlerde geçtikleri yerlerde açıklanmaktadır.
2.1.1 DöĢeme panolarının ara ve mesnet birleĢimleri
DöĢemeler, diyafram davranıĢını sağlayabilmek için ġekil 2.1‟de gösterilen yükleri güvenli bir Ģekilde aktarmalı ve taĢımalıdır.
DöĢeme panosu tipine bağlı olarak bu kuvvetler, kuru veya ıslak birleĢimlerle aktarılır. Pano uç ve kenarındaki düĢey kuvvetler, mesnetlere, TS9967 – Madde 4.3.3‟teki esaslara uygun olarak aktarılır.
(TS9967- 4.3.3) - Birleşim Elemanı Olarak Kesme Sürtünmesi
Betonarme veya öngerilmeli beton bir elemanda, betonu kendisi ile birlikte veya sonradan dökülmüĢ bir parçanın, ilk dökülen bölümden ayrılmaması ve bu ara kesitte oluĢacak çatlağın pürüzlü yüzündeki sürtünme kuvvetlerini almak için konacak "kesme-sürtünme" donatısı alanı (Asf) aĢağıdaki formül ile hesaplanır.
ġekil 2.1 : TS9967 döĢeme panellerinde aktarılan yükler.
2 ( ) 0.7 d sf yk e V A mm f (2.1) Burada,
Vd : çatlak yüzeyine paralel kesme kuvvetinin hesap değeri, (N)
fyk, fck: çeliğin ve betonun karekteristik akma ve basınç değerleri, (MPa);
Acr : temas yüzeyi (mm2),
μe : sürtünme katsayısı, Çizelge 2.1‟den alınacakdır.
Çizelge 2.1 : Sürtünme katsayıları.
Temas Yüzeyi Durumu μe Maksimum Vj
Ġki beton birlikte dökülmüĢ 1.4 0.30 λ2 fckAcr < 6.9λ2Acr
Ek sonradan dökülmüĢ, eski betonun yüzü yeterince pürüzlü
1 0.25 λ2
fckAcr < 6.9λ2Acr
Ek sonradan dökülmüĢ, eski betonun yüzü yeterince pürüzlü değil
0.4 0.15 λ2
fckAcr < 4.1λ2Acr
λ ; Normal betonlar için λ = 1, hafif betonlar için λ= 0.75 alınacak bir katsayıdır. Asf donatısı çatlak yüzeyine dik doğrultuda ve gerekirse çelik lamalarla
kaynaklanarak iki parçaya tamamen kenetlenmiĢ olarak yerleĢtirilmelidir. Temas yüzeyine dik bir Hj çekme kuvveti varsa, Asf‟nin yanısıra,
2 ( ) 0.7 j n yk H A mm f (2.2) donatısı eklenmelidir. Hj her durumda düĢey mesnet reaksiyon kuvvetinin
%10‟undan küçük olmamalıdır.
Panoların arasındaki düşey kuvvetler (Vdz);
Üç kenarından veya karĢılıklı iki kenarından mesnetli birden fazla pano ile oluĢturulan döĢemelerde, panoların arasındaki düĢey Vdz kuvveti, aralıklardaki kesit
boĢluklarının harçla doldurulması veya döĢeme elemanlarından filiz olarak bırakılan donatıların kaynak veya fîyongla eklenmesiyle aktarılır.
ġekil 2.2 : TS9967‟de panolar arası kesme kuvveti aktarımı. Panolar arasındaki kayma kuvvetleri;
DöĢeme tipine ve kuvvetin büyüklüğüne bağlı olarak, Panolar arası yerinde harçla doldurularak,
Panolar arası harçtaki kayma mukavemetinin taĢıma gücüne göre 0.3 MPa‟yı geçtiği durumlarda, TS9967 Madde 4.3.3.‟e uygun olarak hesaplanan ve pano aralıklarına dik konan kesme-sürtünmesi donatısıyla,
Ara harcın kayma mukavemetinin yetersiz kalması durumunda, boĢluklu panoların veya nervürlü plakların üst yüzünde kenetler oluĢturarak aktarılır. Döşeme panoları ile taşıyıcı duvar veya kiriş arasındaki kuvvetler (Vpdy ve Vdx); DöĢeme düzlemi içindeki yatay yükler, bazı örnekleri ġekil 2.3 „de verilen ıslak veya kuru birleĢimlerle taĢıyıcı duvar panoları veya kiriĢlere aktarılmalıdır. Paralel olması
durumunda taĢıyıcı bir duvar veya kiriĢ ile boĢluklu panolar arasında Vpdy için en
çok 4.80 metrede bir enine bağlantı yapılmalıdır.
ġekil 2.3 : TS9967 döĢemenin taĢıyıcı panolar ile bağlantıları. Kat döşemesi başlık kuvvetleri (Vbx)
Kat döĢemesindeki baĢlık kuvvetleri, ġekil 2.4‟de verilen T2 kuvvetleridir. Bu
kuvvetler,
Basınç durumunda, panolar arasındaki dolgu harçlarıyla veya çelik lama veya profil parçalarının kaynakla birleĢtirilmeleri ile
Çekme durumunda ise, bağ elemanı (bağ hatılı) donatıları ile aktarılmalıdır.
ġekil 2.4 : TS9967 kat döĢemesi baĢlık kuvvetleri. 2.1.2 TaĢıyıcı panolar arasındakı kayma birleĢimleri
TaĢıyıcı duvar panoları ile oluĢturulan perdeler, taĢıyıcı duvarlar ve rijitlik duvarlarında monolitik davranıĢın gerçekleĢebilmesi için panolar arasındaki düĢey ve yatay birleĢimlerde kayma olmaması sağlanmalıdır. Pano kayma birleĢimleri kuru veya ıslak birleĢim Ģeklinde olabilir.
2.1.2.1 Panolar arasındaki kuru kayma birleĢimleri
Kuru birleĢimler, yerel olarak büyük etkiler doğurdukları için, aktarılan kuvvetin küçük olduğu durumlarda kullanılmalıdır. Kuru birleĢimlerde, birleĢen elemanların birleĢim kenarlarının hesapça gereken sayıda yerleĢtirilen çelik birleĢim parçaları, kaynakla birleĢtirilerek, kesme kuvveti aktarılır.
Bu tip birleĢimlerde, çelik birleĢim elemanları pano betonuna iyice kenetlenmeli ve kaynak emniyet gerilmesi yüzde 30 azaltılmalıdır. (TaĢıma gücü yöntemiyle hesap yapılıyorsa, malzeme katsayısı 1.5 alınmalıdır.)
2.1.2.2 Panolar arasındaki ıslak kayma birleĢimleri
Panolar arasındaki ıslak kayma birleĢimlerinde, birleĢen kenar kesitler, ġeki 2.5‟de görüldüğü gibi kenetsiz ve kenetli olmak üzere iki Ģekilde yapılabilir.
a) Kenetsiz birleĢim b) Kenetli birleĢim ġekil 2.5 : TS9967 taĢıyıcı pano ıslak kayma birleĢim tipleri.
Her iki durumda da panoların birleĢim kenar kesitlerine, kenara dik doğrultuda hesapla bulunan donatı filizleri konulur. Bu kayma donatıları kaynak veya fiyonglu bindirme ile eklenebilir. Kaynakla ek için aralığın açık olmasına dikkat edilmelidir.
2.1.3 Panolar arasındaki düĢey kayma birleĢimleri Vres > γer Vd olmalıdır.
Burada,
Vres : Kesme kuvveti altında kesitin taĢıma gücü.
γer : 4/3 alınır. Lineer teori ile hesap yapılmasından doğan hataya karĢı getirilmiĢ bir
katsayıdır.
Vd : artırılmıĢ kesme kuvvetidir.
1 2 1 3 0.15 , 0.15 , ( 0.02 ) s yk s j cd s res ke cd s yk s res ke j cd s yk A f A f iken V A f A f iken V A A f A f (2.3)
Olarak hesaplanır, panolar arasındaki düĢey kayma taĢıma kapasitesi 0.30
res j cd
V A f olmalıdır. Burada,
ωs= kayma donatısı oranı,
As = toplam enine donatısı alanı,
fyk= enine donatısın hesap mukavemeti,
fcd =birleĢimdeki betonun hesap mukavemeti
Aj = bj.lj bj= ek geniĢliği lj= birleĢim uzunluğu, genelde kat yüksekliği
Ake = Kenetlerin kesit alanı toplamıdır.
β1, β2, β3, β4 = birleĢim türüne göre değiĢen katsayılar, Çizelge 2.2‟de verildiği
Ģekilde kullanılacaktır.
Çizelge 2.2 : β Değerleri
Yayılı enine donatı Konsantre enine donatı
BirleĢim Türü β1 β2 β3 β4 β5
Kenetsiz,düz 0 0.6 0.5 0.5 0.4
Kenetsiz,pürüzlü 0 0.9 0.75 0.7 0.6
BirleĢimin üzerinde döĢeme varsa, döĢeme panoları arasındaki yerinde dökme beton alanı Atb , Ake alanına katılabilir.
Ayrıca aĢağıdaki Ģartlar sağlanmalıdır:
Yayılı kenetli bir köĢe birleĢiminde kayma donatıları yalnız üst ve alt döĢeme aralıklarına konmuĢ bağ çubukları ile sağlanmıĢ ise, Vres yüzde 30
azaltılmalıdır.
Tekil kenetler Ake yerine Aj alınarak boyutlandırılmalı, donatısı olmayan
kenetli birleĢimler kenetsiz kabul edilmelidir. Yerel basınç tahkiki yapmak Ģartıyla, tekil kenetlerin kayma kuvveti kesme-sürtünme donatısıyla artırılabilir.
Yalnız basınç etkisindeki düĢey bir birleĢimde kayma donatısı oranı
ω
s≥0.01 olmalıdır. As kayma donatısı birleĢim boyunca eĢit olarak dağıtılmalıdır. Ancak,
artırılmıĢ kesme kuvvetinin küçük olması durumunda kayma donatısı, bu panolara oturan döĢemeler arasındaki yatay birleĢimin içine de konulabilir. 2.1.4 Panolar arasındaki yatay birleĢimlere gelen etkiler
DüĢey yüklerden gelen basınç kuvveti,
Yatay yüklerden gelen kesme kuvveti ve normal kuvvet, Yatay yüklerden gelen eğilme momenti‟dir.
Bu nedenle yatay pano birleĢimlerinin hesabı bu etkiler altında oluĢabilecek, Yalnız basınç gerilmelerine veya,
Yalnız çekme gerilmelerine veya,
Hem basınç hem çekme gerilmelerine, göre yapılmalıdır.
BirleĢimdeki pano yatay kesitleri, enine dıĢmerkezlilikler de gözönüne alınarak taĢıma gücü metodu ile hesaplanmalıdır.
BirleĢimlere konulacak kayma donatısı, düĢey çekme çubukları Ģeklinde; Panonun kenarlarına veya,
KomĢu pano ile düĢey birleĢim yerlerine, ekler yapılmıĢ olarak veya, Mümkünse, kapı-pencere kenarlarındaki düĢey donatıların ekleri yapılarak
düzenlenmelidir.
Panonun her bir kenarındaki yatay birleĢim için donatı, As > 0.0005 lw tw olmalıdır. Burada,
lw: pano geniĢliği,
tw: pano kalınlığı, dır.
2.2 DBYBHY 2007
Türk Deprem Yönetmeliği, yerinde dökme betonarme yapılar için öngördüğü tasarım esaslarını prefabrike yapılar için bazı kabullerdeki değiĢiklikler ile birlikte aynen kabul etmiĢtir, bağlantı bölgelerini ilgilendiren bu değiĢiklikler Ģunlardır;
Madde (3.6.2.1) Mafsallı Bağlantılar
Kaynaklı olarak yapılan mafsallı bağlantılar, DBYBHY 2007 Bölüm 2‟ye göre depremden oluĢacak bağlantı kuvvetlerinin en az 2 katını, diğer mafsallı bağlantılar ise en az 1.5 katını taĢıyacak yeterli dayanıma sahip olacaklardır. BirleĢim hesaplarında, emniyet gerilmeleri en fazla %15 arttırılacaktır.
Madde (3.6.2.2) Moment Aktarabilen Çerçeveler
Madde (3.6.2.2.1) – Prefabrike bina çerçevelerinde moment aktarabilen tüm bağlantıların deprem etkisi ile oluĢan tersinir ve yinelenir yükler altında monolitik davranıĢa benzer dayanım ve sünekliğe sahip oldukları, literatürden kaynak verilerek analitik yöntemlerle veya deneylerle kanıtlanmıĢ olacaktır.
Madde (3.6.2.2.2) – Bağlantılar, bağlanan elemanlardan aktarılan iç kuvvetleri, dayanım ve süneklikte herhangi bir azalma olmaksızın aktarabilecek dayanıma sahip olacaktır. Kaynaklı bağlantılarda DBYBHY 2007 Bölüm 2‟ye göre depremden ötürü bağlantıya etkiyen iç kuvvetlerin en az 2 katı, diğer tür bağlantılarda ise en az 1.5 katı göz önüne alınacaktır. BirleĢim hesaplarında, emniyet gerilmeleri en çok %15 arttırılacaktır.
Madde (3.6.2.2.3) – Bağlantılar, bağlanan elemanlarda plastik mafsal oluĢma olasılığı yüksek olan yerlerden olabildiğince uzakta düzenlenmelidir.
2.3 EuroCode 8 – (EN1998-5.11.2)
“EuroCode 8” depreme dayanıklı yapı tasarımı ilkelerini içeren yönetmelikte prefabrike bağlantı elemanlarının tasarımı ile ilgili maddeler,
Prefabrike Panel Birleşimleri (1992-1-1:2004)
a) Islak birleĢim b) kaynaklı veya bulonlu kuru birleĢim c) kavrama betonlu birleĢim
ġekil 2.6 : EuroCode 8 kayma bağlantı tipleri. BitiĢik elemanlar arasındaki enine yük aktarımı dikkate alınmıĢtır. BirleĢimdeki kesme aktarımı ġekil 2.6‟de görülen 3 Ģekilde yapılabilir. Üzerinde düzgün yayılı yük bulunan döĢemeler için, daha kesin hesap
yapılamadığı durumlarda, bağlantıdaki kesme kuvveti ;
2 . / 3 ( / ) d d e d e V q b
q tasarım döşeme yükü kN m b elemanın genişliği (2.4) olarak hesaplanabilir.
EuroCode 8‟de, prefabrike betonarme elemanların tasarım esaslarının yer aldığı EuroCode 2‟nin ilgili bölümlerine atıfta bulunulmuĢtur.
(EuroCode2.3 3.6.3.2) Basınç Birleşimlerinin Analizi
Kuru birleĢimler sadece, normal gerilmenin 0.4*fcd‟yi aĢmadığı
durumlarda kullanılabilir.
Basınç birleĢimleri, komĢu elemanlarda büyük çekme gerilmelerine sebep olabilir.
BirleĢim elemanının elastisite modülü (Ebağlantı), birleĢen elemanların
elastisite modülünün (Eprefabrike) en az %70 i kadar ise, birleĢen
elemanlarda patlama yükü oluĢur. BirleĢim elemanının elastisite modülü bağlanan elemanlara göre çok düĢük kalıyor ise, malzemenin enine deformasyonuna bağlı olarak çatlama gerilmeleri oluĢur.
Enine çekme gerilmeleri, birleĢen elemanlardaki donatılar ile karĢılanabilir.
Basınç birleĢiminin taĢıma kapasitesinin hesaplanması, kabul edilen analiz metodlarına veya deneylere uygun olarak yapılmalıdır.
Kesme kuvveti ve eksenel kuvvetin aynı anda etki ettiği kombinasyon durumunda,
Vd = kesme kuvveti Nd= eksenel kuvvet ;
Vd < 0.1 Nd ise kesme kuvveti etkisi göz ardı edilir.
a) Ebağlantı > 0.7xEprefabrike b) Ebağlantı < 0.7xEprefabrike
ġekil 2.7 : Basınç birleĢimlerinde kesme kuvveti etkisi. Eurocode 2 .3 – Kayma Güvenliğinin Sağlanması
ġekil 2.8 : Eurocode 2.3 kayma güvenliği. a) kenetli birleĢim b) birleĢimin geniĢliği için örnek gösterim c) BirleĢimin tasarımı için kesme kuvveti diyagramı
Kesitin kayma gerilmesi direnci “Denklem 2.5” ile bulunabilir.
Rdj kTRdN fyd (2.5) kT = bağlantı çekmeye çalıĢıyorsa 0 (sıfır), diğer durumda Çizelge 2.3‟den okunur.
τRd = beton kalitesine bağlı olarak Çizelge 2.4‟den okunacak kesme dayanımı
μ = kesme sürtünme katsayısı, Çizelge 2.3
σN = eksenel basınç veya çekme gerilmesi, çekme durumunda eksi (-) alınır. s
j
A A
As = kesitteki donatı alanı
Aj = kesit alanı Çizelge 2.3 : kT ve μ Katsayıları. Yüzey Tipi kT μ Yerinde Dökme 2.5 1.0 Kenetli 2.0 0.9 Pürüzlü 1.8 0.7 Düz 1.4 0.6 Çok Düz 0 0.5
Çizelge 2.4 : Beton sınıfı kayma emniyet gerilmeleri.
fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60
τRd 0.18 0.22 0.26 0.30 0.34 0.37 0.41 0.44 0.48 0.48 0.48
Ġki yönlü yükler altında, hesaplanan Vr kesme kuvveti kapasitesinin yarısı emniyetle
3. PREFABRĠKE ELEMAN BAĞLANTI BÖLGELERĠ ĠLE ĠLGĠLĠ ÖNCEKĠ BAZI ÇALIġMALAR
3.1 DöĢemede Diyafram DavranıĢı
DöĢemeler, genellikle yalnızca kiriĢlerin etkili tabla geniĢliğinde hesaba dahil edilir ve deprem tesirlerinin büyük kısmını düĢey taĢıyıcılara aktarma görevini üstlenirler. Bunun için döĢemelerin gerekli rijitlik ve dayanımda olması gerekir. Diyafram etkisi; depremden oluĢan kuvvetlerin bir çerçeveden diğerine veya perdeden perdeye aktarılması olarak tanımlanabilir. Yapıya etkiyen deprem yükleri çerçevelere kat seviyelerindeki rijit veya elastik diyafram döĢemelerle iletilir. Bu iletim sırasında diyaframda büyük kesme kuvvetleri ve momentler oluĢur. Klasik metodlarda çerçeveleri meydana getiren kolon ve kiriĢlere, döĢemenin rijitliğini dikkate almadan, rijitlikleri oranında moment dağılımı yapılmaktadır. Fakat kiriĢlerle döĢemenin rijitliği beraberce hesaplanacak olursa büyüklüğü ihmal edilemeyecek değerler ortaya çıkacağı görülecektir. Bunun ihmal edilmemesi kolonların emniyetini artıracaktır. DüĢey elemanların rijitliği döĢemelerde yatay yükün dağıtılmasını etkilemezler. DöĢemeler, düĢey elemanlar arasında bulunan basit kiriĢ Ģeritleri gibi davranır. Kendi düzlemine paralel yüklenen döĢeme, yatay yükten küçük eğilme ile sehim oluĢturur. DöĢemede kendi düzlemine dik yüklerde düĢey yüklerde oldukça büyük sehimler oluĢur (KuĢçu, 2005).
Yerinde dökme yapımda fazla üzerinde durulmayan diyafram konusu, prefabrike elemanlardan oluĢan sistemlerde büyük önem kazanır. Diyaframın deprem etkisinde temel görevi, kendi düzleminde bir kiriĢ gibi çalıĢarak yatay kuvvetleri aktarmaktır. Bunu yapabilmesi için diyaframın kendi düzleminde belirli bir rijitliğe sahip olması gerekir. Bu noktada önemli olan prefabrike diyaframların çerçeve perdelere sağlıklı bir biçimde bağlanmasıdır. Prefabrike döĢeme elemanların sağlıklı bir diyafram etkisi oluĢturabilmeleri için ne tür bağlantılar gerektiği konusunda değiĢik düĢünceler bulunmakla birlikte bağlantıda prefabrike döĢeme elemanlarının üzerine yerinde döküm bir tabla oluĢturmanın diyafram etkisini olumlu yönde etkileyeceği tüm
çevrelerce kabul edilmektedir (Ersoy ve Tankut, 1990). Analizde diyaframlar genellikle kendi düzlemleri içinde sonsuz rijit kabul edilirler, ancak döĢeme açıklığının büyük, döĢeme kalınlığının az olduğu durumlarda bu varsayım doğru olmamaktadır. Özellikle kavrama betonunun kullanılmadığı mekanik bağlantılı prefabrike elemanlardan oluĢan döĢemeler diyafram etkisi, rijit ve esnek olmak üzere iki türlü incelenmelidir.
DöĢeme düzlemi içinde rijit ise döĢeme yatay yükten dolayı deformasyon yapmadan rijit bir kütle gibi ötelenecektir. Böylece yatay yükler, düĢey elemanlara rijitlikleri ile orantılı olarak dağıtılacaktır. Perdeli çerçeveli yapılarda kolonları birbirine bağlayan diyafram, rijit davranırken, perdeleri bağlayan diyafram esnek davranabilir. Bu esneklik perdelerin yerleĢtirme Ģekline bağlıdır. Diyafram rijit davranmazsa, rijit olacak diye yapılan kabuller geçerli olmayacak ve döĢemedeki Ģekil değiĢtirme nedeniyle yatay yükler daha büyüyecektir. Rijit diyaframlar oluĢacak burulma momentlerini diğer elemanlara nakledebilir. Her katın bir rijitlik merkezi vardır ayrıca yapı yüksekliğince değiĢen bir rijitlik merkezinin olması, davranıĢı belirsiz hale getirir. DöĢemelerde diyafram etkisini azaltacak büyük döĢeme boĢlukları bırakılmamalıdır. DöĢeme plağı alanında büyük boĢlukların bırakılması rijit diyafram kabulünü geçersiz kılar (Mertol, 2002). Diyaframın maksimum yatay yer değiĢtirmesi alt katın kat ortalama rölatif yer değiĢtirmesinin 2 katı ise diyafram esnek (Fleksibil) davranıĢ gösterir (Colunda ve Abrams, 1996).
Diyaframın esnekliğine göre birçok hallerde, diyafram ve perdede ivmeler büyümektedir. Diyafram esnekliği yükseldikçe burulma momentleri önemli ölçüde azalır. (Colunda ve Abrams, 1996) Yapıda dinamik yatay yükler altında esnek döĢeme sistemin davranıĢı, rijit diyafram kavramına göre farklıdır. Kat kesme kuvvetlerinin birçok elemana dağılıĢındaki oranlar onların relatif rijitliklerine, ve diyaframın rijitliğine bağlıdır. Esnek diyaframlı yapılar büyük ivme ve deplasmanlar yapar. Doğal titreĢim periyodu da rijit diyaframlı yapılara göre önemli ölçüde uzar (Mertol, 2002).
Yüksek depremsellikleri olan Güney Avrupa ülkeleri ve Türkiye‟den oluĢan bir grup, enerji tutucu mekanik birleĢim türlerinin kullanıldığı tümüyle prefabrike elemanlardan oluĢan az katlı binaların deprem davranıĢını belirlemek üzere ortak bir çalıĢmayı sürdürmektedirler, (SAFECAST, 2009). Bu çalıĢmanın, en önemli deneylerinden biri ELSA Laboratuvarında gerçekleĢtirilmektedir. Üç katlı yapının
kat hizalarında çıkmaları bulunan kolonları prefabrike çanak temellere yerleĢtirilmekte, kiriĢ ve döĢeme elemanlar bu çıkmalara ve birbirlerine moment aktaracak veya aktarmayacak biçimde bağlanmaktadır, ġekil 3.1.
ġekil 3.1 : ELSA deney numunesi.
Sözü edilen deneysel çalıĢmalar ile eĢ zamanlı olarak devam etmekte olan güncel kuramsal çalıĢmalarda da, döĢemelerin düzlemleri içindeki davranıĢlarında yapılan rijit diyafram kabulü bilgisayar ortamında oluĢturulan modeller ile incelenmektedir. Karadoğan ve Yüksel 2011. yaptıkları analitik çalıĢmada düzlemleri içinde rijit olmayan döĢemelerin sistem davranıĢı üzerindeki etkilerini gözlemek ve ona uygun matematik modellerin kurulmasını sağlamak üzere bir bilgisayar programı geliĢtirmiĢlerdir. Bu program üç boyutlu bir örnek çelik yapının farklı döĢeme durumları için ve değiĢik yatay yükler etkisinde çözümünde kullanılmıĢ ve sonuçları SAP2000 programının sonuçları ile de karĢılaĢtırılmıĢtır. ÇalıĢma sonucunda döĢeme ve perdelerde yer alabilecek büyük boĢlukların yapısal çözümlemelerde, bilinmeyen sayılarını çok artırmadan göz önüne alınmasının ve gerçek yapı davranıĢına yeterince yakın sonuçlara ulaĢılmasının olası olduğu görülmüĢtür. KarĢılaĢtırmalı olarak yapılan analitik çalıĢmada öngörülen çözüm yolunun malzeme ve geometri değiĢimleri bakımından doğrusal olmayan davranıĢ gösteren yapı sistemlerinin çözümünde de kullanılabileceği ayrıca vurgulanmıĢtır.
