Çelik çerçeve kolon kiriş birleşim bölgelerinde sismik sönümleyici kullanımı

(1)

FEN B MLER ENST TÜSÜ

ÇEL K ÇERÇEVE KOLON K B RLE M

BÖLGELER NDE S SM K SÖNÜMLEY KULLANIMI

Mehmet Alpaslan KÖRO LU DOKTORA TEZ

aat Mühendisli i

Mart-2012 KONYA Her Hakk Sakl r

(2)

(3)

(4)

I

DOKTORA TEZ

ÇEL K ÇERÇEVE KOLON K B RLE M BÖLGELER NDE S SM K

SÖNÜMLEY KULLANIMI

Mehmet Alpaslan KÖRO LU Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

aat Mühendisli i Anabilim Dal Dan man: Yrd. Doç. Dr. Ali KÖKEN

2012, 281 Sayfa Jüri

Dan man Yrd. Doç. Dr. Ali KÖKEN Prof. Dr. M. Ya ar KALTAKCI Doç. Dr. H. Hüsnü KORKMAZ Doç. Dr. M. Hakan ARSLAN

Yrd. Doç. Dr. Yunus DERE

Neredeyse tamam deprem bölgesi içinde bulunan ülkemizde, sismik yükler alt nda çelik yap lar n davran iyile tirmek için yap ya gelen deprem etkilerini kendi içinde sönümleyecek çe itli malzeme ve sistemler üzerinde çal malar yap lmaktad r.

Bu çal man n temel fikri; çelik çerçeveli yap larda yatay yüklerin kolon-kiri birle im bölgelerinde sönümleyicilerde sönümlenerek, kolon veya kiri te hasar olu umunu engellemektir. Bu sayede, hasar verebilecek iddette bir deprem sonras nda çelik çerçeveli yap lar n kolon ve kiri lerinde hasar olu umu meydana gelmeyece i için, sadece birle im bölgelerinde kullan lan sönümleyici elemanlar de tirilerek yap lar deprem sonras nda hizmete aç labilirler.

Bu çal mada, gerek yeni yap lacak çelik çerçeveli yap lar için gerek de mevcut çelik yap lar n güçlendirilmesi için kolon-kiri birle im bölgelerinde sismik sönümleyicisi kullan ara lm r. Bu amaçla ilk olarak ön deneylerle davran sünek olan sönümleyici tipleri belirlenmi tir. Elde edilen ön deney sonuçlar na göre, seçilen farkl boyut, ekil ve ba lant türlerine sahip olan 13 adet sönümleyicinin kullan ld tam ölçek kö e kolon-kiri birle im bölgesi deneyleri gerçekle tirilmi tir. Deneylerden elde edilen sonuçlar n de erlendirilmesi ile numunelerin yük tas ma gücü, enerji tüketme kapasitesi, rijitlik özellikleri ve genel davran lar elde edilmi tir. Çal man n analitik k sm nda ise, deneysel çal ma sonunda belirlenen numunelerin sonlu elemanlar yöntemine dayanan ANSYS paket program ile analizleri gerçekle tirilmi tir. Elde edilen analitik ve deneysel sonuçlar kar la larak sonuç ve önerilerde bulunulmu tur.

Anahtar Kelimeler: Sismik sönümleyici, metalik sönümleyici, kolon-kiri

(5)

II

Ph.D THESIS

SIESMIC DAMPER USING on BEAM TO COLUMN CONNECTIONS of STEEL FRAMES

Mehmet Alpaslan KÖRO LU

THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY

DOCTOR OF PHILOSOPHY IN CIVIL ENGINEERING Advisor: Asst. Prof. Dr. Ali KÖKEN

2012, 281 Pages Jury

Advisor Asst.Prof.Dr. Ali KÖKEN Prof. Dr. M. Ya ar KALTAKCI Assoc. Prof. Dr. H. Hüsnü KORKMAZ

Assoc. Prof. Dr. M. Hakan ARSLAN Asst.Prof.Dr. Yunus DERE

In our country, which is almost entirely located in a seismic zone, a number of studies are being carried out on a variety of materials and systems that dissipate the seismic loading effects in order to improve the seismic performance of steel structures.

The crucial point of this study is to prevent the damage formation of columns and beams by dissipating lateral loads at the beam to column connections of steel frame structures by means of dampers. Therefore, the columns and beams of steel frame structures will not be damaged after a heavy earthquake, and the structures might be put into the service again simply by replacing the dampers at the connection sites.

In this study, the use of seismic dampers at beam to column connections was investigated not only for new steel frame structures to be constructed, but also to strengthen existing steel structures. For this reason, the first step was to determine ductile damper types by a number of pre-tests. According to the pre-test results, other tests were carried out at the full-scale beam to column connections, where 13 dampers of different sizes, shapes and connection-types were used. The results were evaluated in terms of the load-bearing capacity, energy dissipation capacity, rigidity characteristics and other features in terms of the general behavior. In the analytical part of the study, the structural analyses of the samples, selected after experimental work, were carried out using ANSYS finite elements software. The experimentally and analytically obtained results were compared to each other, and the study was finalized with conclusions and suggestions.

Keywords: Seismic damper, metallic damper, beam to column connection, steel

(6)

III

Lisansüstü e itimim boyunca bilgisini, enerjisini esirgemeyen, her zaman bana moral ve destek veren ve say n hocam Yrd. Doç Dr. Ali KÖKEN’e ilk olarak te ekkür etmeyi bir borç bilirim.

Çal malar za her zaman destek veren, bizlere akademik çal malar sevdiren Selçuk Üniversitesi aat Mühendisli i Bölüm Ba kan Prof. Dr. M. Yasar KALTAKCI’ ya te ekkür ederim.

Çal mam s ras nda katk lar esirgemeyen say n Doç. Dr. Fatih ALTUN’ a ve say n Doç. Dr. H. Hüsnü KORKMAZ’a da te ekkürü bir borç bilirim.

Yine bütün analitik çal ma sürecinde yard mlar esirgemeyen Yrd. Doç. Dr. Yunus DERE’ye te ekkür ederim. Deneyler boyunca yard mlar esirgemeyen Yrd. Doç. Dr. Günnur YAVUZ’a, Doç. Dr. M. Hakan Arslan’a, Doç. Dr. Hakan KARABÖRK, Yrd. Doç. Dr. Ayhan CEYLAN’a, Dr. Ahmet Sait TUNÇPINAR’a, Ar . Gör. Volkan YILMAZ’a, Ar . Gör. Alptu ÜNAL’a, Mimar Mustafa NOHUTÇU, tekniker Yüksel Ç FTÇ ve Alaaddin ALTUNTA ‘a da te ekkür ederim.

itim hayat n her a amas nda bana maddi manevi güç veren, desteklerini her zaman yan mda hissetti im babama ve anneme de ayr ca te ekkür ederim. Bütün çal malar m s ras nda her zaman bana sab r gösteren ve destek olan sevgili e ime minnettar m.

Mehmet Alpaslan KÖRO LU KONYA-2012

(7)

IV

ÖZET ……….I ABSTRACT ... II ÖNSÖZ ……… III

NDEK LER ... IV MGELER VE KISALTMALAR ... VII

1. ... 1

1.1. Çelik Yap larda Deprem Hasarlar ... 3

1.2. Northridge Öncesi Birle imler ... 9

1.2.1. Ba kaynakl – gövdesi bulonlu birle im ... 9

1.3. Northridge Sonras Birle imler ... 11

1.4. Yap lar n Depreme Kar Korunmas ... 12

1.4.1. Metalik Sönümleyiciler ... 13

1.5. Çelik Yap larda Kullan lan Kolon – Kiri Birle im Tipleri ... 14

1.5.1. Basit kolon – kiri birle im tipleri (mafsall birle im) ... 15

1.5.1.1. Tek kö ebentli gövde birle imi ... 15

1.5.1.2. Çift kö ebentli gövde birle imi ... 16

1.5.1.3. sa al n levhal birle im ... 16

1.5.2. Rijit Birle im ... 17

1.5.2.1. Al n levhal birle im ... 18

1.5.3. Yar Rijit Birle im ... 19

1.5.3.1. Üst ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli birle im ... 19

1.5.3.2. Üst ve alt basl k kö ebentli birle im ... 19

1.5.3.3. Kiri gövde derinli ince al n levhal birle im ... 20

1.6. Kolon- Kiri Birle imlerinin Eurocode 3'e Göre S fland lmas ... 21

1.6.1. Dönme rijitliklerine göre s fland rma ... 21

1.6.2. Ta ma güçlerine göre s fland rma ... 22

1.7. Çal man n Amac ve Kapsam ... 23

1.8. Çal man n Önemi ... 24

2. KAYNAK ARA TIRMASI ... 26

2.1. Yap lar n Depreme Kar Korunmas Üzerine Yap lan Çal malar n ncelenmesi . 26 2.1.1. Metalik sönümleyiciler üzerine yap lan çal malar n incelenmesi ... 28

2.2. Çelik Çerçeve Kolon-Kiri Birle im Bölgesi Üzerine Yap lan Çal malar ... 29

3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 39

3.1. Ön Deneylerde Kullan lan Deney Numuneleri ve Özellikleri ... 39

3.1.1. Tek yuvarlak delikli metalik sönümleyici (“08-01” Sönümleyicisi) ... 41

3.1.2. L ekilli metalik sönümleyici (“08-02” Sönümleyicisi) ... 42

3.1.3. Yuvarlak delikli metalik sönümleyici (“08-03” Sönümleyicisi) ... 43

(8)

V

3.1.7. Elips delikli metalik sönümleyici (“08-07” Sönümleyicisi) ... 47

3.1.8. Bal pete i ekilli metalik sönümleyici (“08-08” Sönümleyicisi) ... 48

3.1.9. Çift elips delikli metalik sönümleyici (“08-09” Sönümleyicisi) ... 49

3.1.10. Sönümleyicilerin mekanik özellikleri ... 51

3.2. Tam Ölçek Deneylerde Kullan lan Deney Numuneleri ve Özellikleri ... 52

3.2.1. Tam ölçek deneylerde kullan lan numunelerin boyutlar ve detaylar ... 53

3.2.2. Tam ölçek deneylerde kullan lan numunelerin mekanik özellikleri ... 56

3.2.3. Tam ölçek deneylerde kullan lan numunelerin üretimi ve montaj ... 61

3.3. Deney Düzene i ve Ölçüm Tekni i ... 64

3.3.1. Tam ölçek kolon-kiri birle im bölgesi deney düzene i ... 64

3.3.2. Ölçme tekni i ... 69

3.3.2.1 Yük ölçümleri ... 69

3.3.3. Deneylerde kullan lan ölçüm düzene i ... 70

3.3.4. Tam ölçek deneylerinde uygulanan yükleme program ... 72

3.3.5. Ölçmelerin de erlendirilmesi ... 73

3.3.5.1. Yük geçmi i grafiklerinin çizdirilmesi ... 73

3.3.5.2. Yük-deplasman ve moment-toplam dönme grafiklerinin çizdirilmesi ... 73

3.3.5.3. Dayan m zarf grafiklerinin elde edilmesi ... 74

3.3.5.4. Rijitlik azal grafiklerinin çizdirilmesi ... 75

3.3.5.5. Tüketilen enerji grafiklerinin elde edilmesi ... 76

4. ARA TIRMA SONUÇLARI VE TARTI MA ... 78

4.1. Deney Program ... 78

4.1.1. Deney 1 (Referans Numune) ... 85

4.1.2. Deney 2 (N6 B2 DY) ... 91 4.1.3. Deney 3 (N7 B2 DY) ... 98 4.1.4. Deney 4 (N8 B2 DY) ... 104 4.1.5. Deney 5 (N12 B2 EY) ... 110 4.1.6. Deney 6 (N10 B2 YY) ... 116 4.1.7. Deney 7 (N12 K1 DY) ... 121 4.1.8. Deney 8 (N12 K1 EY) ... 126 4.1.9. Deney 9 (N22 K1 EY) ... 131 4.1.10. Deney 10 (N20 B1) ... 137 4.1.11. Deney 11 (N7 B2 KY) ... 142 4.1.12. Deney 12 (N15 K1 DY) ... 148 4.1.13. Deney 13 (N15 K1 YY) ... 152 4.1.14. Deney 14 (N15 K1 2EY) ... 156

4.2. Deneysel Sonuçlar n Kar la lmas ... 161

4.2.1. Bükülerek bulonla ba lanan düz yar kl sönümleyicilerin kar la lmas ... 161

4.2.2. Bükülerek bulonla ba lanan bütün sönümleyicilerin kar la lmas ... 167

4.2.3. Düz yar kl bütün sönümleyicilerin referans numune ile kar la lmas ... 172

4.2.4. Kauçuk kullan lan sönümleyicilerin referans numune ile kar la lmas ... 177

4.2.5. ik yar kl bütün sönümleyicilerin referans numune ile kar la lmas ... 182

4.2.6. Kiri in berkitmelerle güçlendirildi i numunelerde kullan lan bütün sönümleyicilerin referans numune ile kar la lmas ... 187

4.2.7. Levhaya kaynaklanarak kiri e ba lanan bütün sönümleyicilerin referans numune ile kar la lmas ... 193

(9)

VI

4.3. Analitik Çal ma ... 203

4.3.1. Düz yar kl sönümleyicilerin ta ma gücü hesab ... 204

4.3.2. L eklinde yar kl sönümleyicilerin ta ma gücü hesab ... 205

4.3.3. ANSYS program ile sonlu eleman analizi ... 206

4.3.3.1. Modelin olu turulmas (modelling menüsü) ... 206

4.3.3.2. Eleman tiplerinin belirlenmesi (element type menüsü) ... 207

4.3.3.4. S r Ko ullar tan mlanmas (Define Loads menüsü) ... 210

4.3.3.5. D Yüklerin tan mlanmas (Define Loads menüsü) ... 211

4.3.3.6. Elemanlar bölme i lemi (Mesh i lemi) ... 212

4.3.4. ANSYS program ile baz deney numunelerinin çözümü ... 213

4.3.4.1. Al n levhal referans numunenin modellenmesi ... 213

4.3.4.2. N22 K1 EY numunenin modellenmesi ... 219

4.3.4.3. N15 K1 YY numunenin modellenmesi ... 226

4.3.4.4. N15 K1 2EY numunenin modellenmesi ... 235

4.3.4.5. N15 K1 DY numunenin modellenmesi ... 241

4.4. TDY 2007 Yakla ... 250

4.5. Deneysel ve Analitik Çal malardan Elde Edilen Sonuçlar n Kar la lmas .... 251

4.6. Fotogrometrik yöntemlerle ba k deplasman n tespiti ... 254

5. SONUÇ VE ÖNER LER ... 256

5.1. Giri ... 256

5.2. Sonuçlar ve De erlendirmeler ... 257

5.2.1. Deneysel çal malardan ula lan sonuçlar ... 258

5.2.1.1. Dayan m özellikleri ... 258

5.2.1.2. Rijitlik özellikleri ... 259

5.2.1.3. Enerji tüketimi özellikleri ... 260

5.2.1.4. Süneklik özellikleri ... 260

5.2.1.5. Davran özellikleri ... 260

5.2.2. Analitik çal malardan ula lan sonuçlar ... 262

5.3. Öneriler ... 262

KAYNAKLAR ... 264

(10)

VII B : Sönümleyici di geni li i

Da : Artt rma katsay

dst : Kiri üst ba ile sönümleyici alt aras ndaki mesafe

H : Sönümleyici di yüksekli i

lb : Kolon yüzeyinden kiri e uygulanan yükün uzakl

Mp : ilme momenti kapasitesi

Mpi : Kiri in sol ucu i’de hesaplanan pozitif veya negatif moment kapasitesi

Mpj : Kiri in sa ucu j’de hesaplanan negatif veya pozitif moment kapasitesi

Mu : En büyük moment

My : Akma momenti

n : Sönümleyici di say

Pu : Sönümleyiciye gelen en büyük yatay yük

Py : Sönümleyiciye gelen akma yatay yükü

Qu : Kiri e gelen en büyük yük

Qy : Kiri e gelen akma yükü

Ve : Kolon-kiri birle im bölgesinin gerekli kesme dayan

Wp : Plastik mukavemet momenti a : Yap çeli inin akma gerilmesi u : Sönümleyicilerin en büyük gerilmesi y : Sönümleyicilerin akma gerilmesi

(11)

1.

Depremler sebep olduklar büyük can ve mal kay plar nedeniyle insanl n kar kar ya kald en büyük do al felaketlerden birisi olmu tur. Deprem; Yerkabu u içindeki k lmalar nedeniyle ani olarak ortaya ç kan titre imlerin dalgalar halinde yay larak geçtikleri ortamlar ve yer yüzeyini sarsma olay r. Son dönemde meydana gelen sadece 3 depremde yani 2010 Haiti, 2008 Sichuan ve 2005 Sumatra’da yakla k 500.000 insan hayat kaybetmi tir (Nienhuys, 2010). Son dönemlerde olu an iddetli depremlerde mühendislik hizmeti görmü yap lar n da büyük hasarlar gördü ü tespit edilmi tir. Bu durum mühendisleri depreme dayan kl farkl tasar m teknikleri geli tirmeye itmi tir ( ahin, 2008).

Geleneksel depreme dayan kl tasar m yöntemlerinde yap lar ya iddetli deprem kuvvetlerine dayanabilecek kadar güçlü ya da bu kuvvetler alt nda en az ndan yap n tamamen göçmesini önleyerek can kayb en aza indirebilecek kadar sünek olacak ekilde tasarlanmaktad r (Do an, 2007; ahin, 2008) . Depreme dayan kl bir yap n, yeterli dayan m (kapasite), yeterli rijitlik ve yeterli sünekli e sahip olmas gerekir. Esasen, depreme dayan kl yap tasar yla yap lan da, yap ya bu özelliklerin kazand lmas r (Kaltakc , 2007).

Depreme dayan kl yap lar n sünek ve yüksek dayan ml olmas istenir. Bu ko ullar en iyi sa layan yap malzemesi çelik olarak kabul edilebilir. Betonarmenin de özel ayr nt larla süneklik ve dayan m aç ndan çeli e yak n davranabilece i ve bu davran sa laman n da oldukça zor oldu u ve özenli tasar m ve yap m çabas istedi i depreme dayan kl betonarme yap tasar mc lar taraf ndan kabul edilen bir gerçektir. Çelik yap larda betonarmeye göre daha kolay süneklik ve yüksek dayan m sa lanabildi i gerekçesi ile çelik yap lar her zaman deprem bak ndan betonarmeye göre daha üstün ve tercih edilen ta sistem olarak kabul edilmi tir. iddetli depremlerde çelik yap lar n fazla zorlanmayaca ve bunlar n en güvenli yap lar oldu u biçimindeki yukar da verilen genel inan Amerika Birle ik Devletleri’nde 1994 Northridge California depreminde çelik yap larda gözlenen hasar sonras nda ciddi bir biçimde sorgulanmaya ba lanm r (Miller, 1998). Günümüzde olu an hasarlar n nedenleri ve al nmas gereken önlemler ve yeni tasar m yakla mlar konusunda çok kapsaml ara rmalar yap lmaktad r.

Çelik yap lar n sismik performans artt rmak için farkl rehabilitasyon sistemleri kullan lm r. Son y llarda yap lar ve yap sal olmayan elemanlar dinamik

(12)

etkilere kar daha iyi korumak için mevcut klasik tasar ma ek olarak onu tamamlay yeni yakla mlar üzerinde çal lmaktad r. Bu yakla mlar, yap ya gelen etkileri o anda ölçüp kar kuvvetler uygulayacak veya etkiyi kendi içinde sönümleyecek malzemeler ve sistemler üzerine yo unla r.

Çelik yap lar n kullan ülkemizde yayg n de ildir. Ancak çelik yap larda depremden kaynaklanan ve büyük bir yank olu turan bir hasar n olu mas ve Türkiye'nin deprem tehlikesi bak ndan Amerika Birle ik Devletlerinin Kaliforniya Eyaletinden farkl olmay nedenleri ile konu Türkiye aç ndan da önemlidir. Bilindi i gibi deprem etkisi ülkemizde yap tasar nda göz ard edilemeyecek bir gerçektir. Günümüze kadar olan depremlerde, binlerce insan z hayat kaybetmi , milyarlarca liral k maddi hasar olu mu tur. Günümüzde in a edilecek binalar n depreme kar dayan kl olmas sa layabilmek amac yla deprem yönetmelikleri geli tirilmi tir. Bu yönetmeliklere uyuldu u takdirde, in a edilecek bina, depremi en az hasar ve can kayb yla atlatabilecektir. Ancak ülkemiz için as l önemli konu; deprem yönetmelikleri yürürlü e girmeden önce yap lm olan ve milyonlarca insan n ya ad binalar n depreme kar nas l güvenli hale getirilebilece idir.

Türkiye’de nüfusun ve ekonomik de erlerin büyük k sm deprem etkilerine maruz bölgelerde bulunmaktad r. Topraklar n tamam na yak önemli deprem riskleri ta yan ülkemizin, nüfusunun 92’sinin deprem bölgeleri içerisinde oldu u, nüfusunun %95’inin deprem tehlikesi alt nda ya ad ve ayr ca büyük sanayi merkezlerinin %98’i ve barajlar n %93’ünün deprem bölgesinde bulundu u bilinmektedir (Arslan, 2007). Tüm bu veriler do rultusunda, Türkiye’de depreme dayan kl yap tasar n öneminin ve gereklili inin büyüklü ünün tart lmaz oldu u bir gerçektir. 15.000’in üzerinde kay p ve 30.000 ki inin yaralanmas ile sonuçlanan 17 A ustos zmit ve ard ndan meydana gelen 12 Aral k Düzce depremlerinde yaralanma ve kay plar n tamam na yak n y lan binalar nedeniyle oldu u gözlenmi tir (Arslan ve Korkmaz, 2007). Mevcut binalar n yakla k %70’i y lm ya da a r hasar görmü tür. Yap henüz tasar m a amas ndayken, yap n ekonomik ömrü boyunca kar la abilece i maksimum deprem iddeti göz önünde bulundurularak al nmas gerekli baz önlemler vard r. Bu önlemler tedbir mahiyetinde olup, hem yap n tasar hem de yap s ras nda al nmal r.

(13)

1.1. Çelik Yap larda Deprem Hasarlar

Dünyada son yirmi y lda meydana gelen depremler örne in; Northridge (1994, California, ABD), Hyogoken-Nanbu (1995, Japonya) ve Chi-Chi (1999, Tayvan) çelik yap larda ve kompozit yap larda beklenmeyen hasarlar n oldu unu göstermi tir. Yap lan incelemelerde olu an bu hasarlar n çelik sanayi yap lar ndan, çelik konutlara, çelik köprülerden, çelik gökdelenlere kadar, çelik di er yap lar n hepsinde görüldü ü tespit edilmi tir (Mahin, 1998). Northridge depreminden sonra çelik moment ta yan çerçeveli sistemler kolon-kiri birle im bölgelerinde çok say da kaynak k lmas n olu tu u tespit edilmi tir. Bu hasarlar farkl yüksekliklerde ve farkl ya lardaki birçok yap da görülmü tür (Miller, 1998). Youssef ve ark. (1995) depremlerden elde ettikleri tecrübelerle a daki sebepler sonucunda çelik yap larda hasarlar olu tu unu tespit etmi lerdir.

Yetersiz malzeme kalitesi Narin kesitler

Yetersiz dü ey ta lar lgan elemanlar n varl Yetersiz projelendirme Güçlü kiri , zay f kolon

Kolon panel bölgesinin dayan m azl

Kompozit elemanlarda yetersiz birlikte hareket Çaprazlarda dayan m yetersizli i

Yap sal elemanlar aras nda süreklili in olmamas veya yetersizli i Yetersiz diyafram mukavemeti ve rijitli i

Yatay ve dü ey elemanlar aras ndaki zay f ba lant Yetersiz temel sistemi

Di er yap sistemlerine göre depreme kar daha dayan kl oldu u bilinen çelik yap lar, 1906 y nda San Francisco depreminde sadece zati yük için tasarlanan çelik çerçeveli yap larda hasarlar olu mas na ra men yap larda tamamen göçme olmam r (Youssef ve ark., 1995). Ard ndan 1957 Mexicocity depreminde de 10 ile 45 kat aras nda de en çelik çerçeveli yap lar depreme kar iyi bir s nav vermi lerdir ve Latin Amerika Kulesinde hiçbir hasar olmad görülmü tür (D Sarno ve Elnashai, 2002).

(14)

San Francisco depreminden sonra çelik yap larda meydana gelen hasarlara örnek bir görüntü ekil 1. 1.’de verilmi tir.

ekil 1. 1. San Francisco depreminden sonra bir görüntü (Earthquakes i.s.)

1964 Alaska depreminde Cordova binas n özellikle birinci ve ikinci kat kolonlar nda lokal burulma hasarlar meydana gelmi tir. D Sarno ve Elnashai (2002) Cordova binas n 6 katl ve 20 cm. betonarme duvar n çekirdek olarak kullan ld moment ta yan çelik çerçeveli bir ofis binas oldu unu belirtmi lerdir. Binan n genel görünü ü, hasar gördükten sonra duvarl hali ve duvars z hali ekil 1. 2.’de görünmektedir.

(15)

Genel görünüm Kolonlarda lokal burkulma (duvarla çevrilmi )

Kolonlarda lokal burkulma (duvarlar kald lm )

ekil 1. 2. Cordova binas n duvarl ve duvars z hasarl halleri (D Sarno ve Elnashai (2002))

Jennings 1971’in incelemelerinde 1971 San Fernando depreminde birçok betonarme binan n hasar gördü ü ancak çelik yap larda belirgin bir hasar gözlenmedi i ifade edilmekle birlikte baz yap larda çelik çaprazlar n akt ( ekil 1. 3.) ve yap larda çelik çaprazlarda burkulma hasarlar n olmas ile beraber bu yap lar n di er elemanlar nda akmalar oldu unu belirtmi tir.

ekil 1. 3. San Fernando depremi 1971 sonras Çelik çaprazlarda olu an hasarlar

1985 Mexicocity Michoacan depreminde çelik çerçeve sistemi olan 43 katl Latin Amerika ve 50 katl “PeMex” kulelerinde hiçbir hasar gözlenmezken “Pino Suarez Complex” binas nda lokal burulmalar n oldu u görülmü tür ( ekil 1. 4.).

(16)

ekil 1. 4. Mexicocity’de yüksek katl Pino Suarez binas nda kutu kolonlarda olu an lokal burulma

(D Sarno ve Elnashai (2002))

Yakla k 40.000 insan n hayat kaybetti i 1990 ran depreminde 1980’lerde yap lan Khorjinee adl kolon-kiri birle im sisteminin kullan ld moment ta yan çelik çerçeveli be er katl konut ve i yerlerinde de hasarlar n oldu u tespit edilmi tir (Nateghi, 1997).

1994’te California’ da meydana gelen Northridge depreminde 100’den fazla modern çelik yap da hasarlar meydana gelmi tir. Hasar gören çelik binalar yeni, eski veya az katl , çok katl diye ayr lmaks n homojen bir da m sergilemi lerdir. Ancak moment ta yan çelik çerçevelerde özellikle kolon-kiri birle im bölgelerinde ( ekil 1. 5.) hasarlar n yo unla gözlemlenmi tir (D Sarno ve Elnashai, 2002).

(17)

ekil 1. 5. Peter J. Maranian taraf ndan çekilen Northridge depreminden sonra 2 katl çelik bir yap da

olu an hasarlar n foto raflar (Nastar, 2008)

6000 ki inin hayat kaybetti i 1995 y nda Kobe’de meydana gelen Hyogoken-Nanbu depreminde de çelik yap larda benzer hasarlar n oldu u tespit edilmi tir ( ekil 1. 6.) (Nakashima ve ark., 1998). 988 tane çelik yap n bu depremde hasar gördü ünü rapor eden Nakashima ve ark. (1998) “bu yap lar n %9 unun göçtü ünü, %34’ünün a r hasar gördü ünü, % 27’sinin orta hasarl oldu unu, %30’ununda az hasarl oldu unu tespit etmi lerdir”.

ekil 1. 6. EERI taraf ndan 1995 Kobe depreminde çelik çaprazl bir çelik yap da olu an hasar n foto raf

(18)

Kobe depreminde hasar gören yap lar n 134 tanesi tek yönde çapraz elemanlarla kuvvetlendirilmi , 34 tanesinde her 2 yönde de çapraz elemanlar varken 432 tanesi hiç çapraz eleman olmayan moment ta yan çerçevelerdir (D Sarno ve Elnashai, 2002).

Özellikle Kobe ve California’ da meydana gelen depremler sonras ortaya ç kan çelik yap hasarlar ülkemizde de çok bilinmemesine ra men 1999 Adapazar depreminde de tespit edilmi tir. Ülkemizde çelik yap larda meydana gelen hasarlar n çok bilinmemesinin sebeplerinden en önemlisi betonarme yap sto u ile kar la ld nda oldukça az olan çelik yap sistemlerinde deprem sonras nda bilinen bir can kayd n olmamas r. Ancak Bayülke (2003) de de ifade edildi i gibi “çelik yap larda depremden kaynaklanan ve büyük bir yank olu turan bir hasar n gözlenmesi ve Türkiye’nin deprem tehlikesinin Amerika Birle ik Devletlerinin California eyaletinden farkl olmay nedenleri ile konu Türkiye aç ndan da önemlidir”. 1999 Adapazar depreminde hasar gören çelik yap lar n en büyük olan Adapazar vagon fabrikas r ( Ünlüo lu ve ark., 2007). Ünlüo lu ve ark. Yapt klar incelemelerde ba ka çelik yap lar n da deprem sonras hasar gördü ünü tespit etmi ler ancak hasarlar n %90’ n bu fabrikada meydana geldi ini ifade etmi lerdir ( ekil 1. 7.). Ara rmac lar taraf ndan Fabrikan n farkl dönemlerde artan ihtiyaçlar kar lamak için kendi imkânlar ile yönetmelik artlar na uyulmadan ilaveler yap larak 1950 y nda yap lan ilk fabrika alan n yakla k 10 kat kadar bir alanda büyütüldü ü tespit edilmi tir. Yap lan bu ilaveler s ras nda yap da genellikle dilatasyon derzi ve kolonlarda 4–5 m yüksekli inde kreyn kiri lerinin bulunmas kolonlar n deprem yükleri alt nda davran olumsuz yönde etkiledi i ifade edilmi tir.

(19)

a) Kolon-kiri birle iminde meydana gelen hasar b) Kolonda meydana gelen hasar

ekil 1. 8. Adapazar Vagon Fabrikas nda Yap sal Elemanlarda Meydana Gelen Hasarlar (Ünlüo lu ve

ark. (2007))

Ünlüo lu ve ark. (2007) fabrikada olu an hasarlar n di er çelik yap deprem hasarlar nda da oldu u gibi dü üm notalar nda da olu tu unu tespit etmi lerdir ( ekil 1. 8.).

Depreme dayan kl çelik yap tasar nda belki de bir devrim olarak nitelenebilecek Northridge depreminde tespit edilen hasarlar çelik yap larda birle im bölgesi türlerini “Northridge öncesi birle imler” ve “Northridge sonras birle imler” diye ikiye ay rm r.

1.2. Northridge Öncesi Birle imler

Northridge depremi öncesine kadar çelik yap larda tasarlanan birle imlerin yeterli kapasiteye sahip oldu una inan yordu. Ancak bu deprem sonras tespit edilen hasarlar sonucunda özellikle birle im bölgeleri ara rmac lar taraf ndan incelenmi tir.

1.2.1. Ba kaynakl – gövdesi bulonlu birle im

Northridge depremi öncesinde çelik moment çerçevesi birle imlerinde kullan lan ekil 1.9’da görülen, ba kaynakl -gövdesi bulonlu birle imin, belirgin kapasite azalmas görülmeksizin, 0.02 radyan veya daha fazla plastik dönme yapabilece ine inan yordu. Bu birle imler uzun y llar çelik moment çerçevelerinin ba ca birle imi olarak kald . Bu birle imlerde, kiri ba yla kolon ba tam nüfuziyetli küt kaynaklar ba yordu. Kayma levhas , atölyede kolona kö e kaynakla veya küt

(20)

kaynakla ba lan rd ( ekil 1. 9.). Kayma kuvvetlerini aktarmas da bu kayma levhas n daha sonra kiri e bulonla ba lanmas yla sa lan rd . Ard ndan, kolon ba ve gövdesi, kiri ba ndan aktar lan büyük kuvvetlere dayanabilmeleri için, süreklilik levhalar ile güçlendirilirlerdi (Roeder, 2001).

ekil 1. 9. Northridge depremi öncesinde kullan lan tipik birle im (FEMA 351)

Burada önemli bir ayr nt , kiri in alt ve üst ba n alt na kaynaklar tutmas için geçici destek olarak küçük mesnet elemanlar (bayrak) da konulmaktayd . Moment ta yan kolon-kiri birle imleri olan çelik yap larda kiri uçlar nda deprem ve dü ey yüklerden olu an momentler kiri ucunu + M ve -M momentleri ile zorlanmaktad rlar. Böylece kiri , ortas mafsall kolonlara ankastre uçlu iki ayr kiri gibi davranmaktad r. Kiri te olu an e ilme momenti kiri ba klar nda bas nç ve çekme kuvvetleri olu turmaktad r. Ba klarda olu an bu kuvvetler kiri in kolonla birle ti i yere do ru giderek artmaktad r. Birle im noktas nda ya da yak nlar nda ba k kuvvetleri ya da gerilmeler elastik düzeyin üzerine ç kmaktad r. Bu ko ullarda ise çeli in akmaya ba lamas gerekmektedir. Ancak kiri uçlar ndaki geometrik yap , yani ekil de tirmenin kiri kolon kayna ve kolon ba taraf ndan k tlanm olmas , kiri in yüksek gerilmelerde akmas na izin vermemekte ve bu ko ulda gevrek bir k lma ve çatlama olmaktad r (Bayülke, 2003). 1994 y nda Northridge’de meydana gelen

(21)

depremde olu an hasarlar incelendi inde, beklenen davran n aksine, baz binalar n çok az plastik ekil de tirme yapt ktan sonra; baz binalar n da hala elastik s rlardayken, birle imde gevrek çatlamalar olu tu u tespit edilmi tir. Çatlaklar n ço u ekil 1. 10.’dan da görüldü ü gibi, kiri ba yla kolon ba aras nda yer alan kaynakta ba lam r. Bir kere ba lad ktan sonra da her birle imin kendi yap na ba olarak çe itli yollar izleyerek ilerlemi tir.

ekil 1. 10. Northridge depremi öncesinde kullan lan tipik birle imde çatlak olu umu

1.3. Northridge Sonras Birle imler

1994 Northridge depreminden sonra yap lan incelemeler s ras nda çelik bir yap da bir kolon-kiri birle im bölgesinde yal m kaplamas nda tespit edilen deformasyondan ku kulanan mühendisler yal kald nca alt ndaki birle im yerindeki kaynakta çatlakla kar la r. Bunun üzerine bu yap n bütün kolon-kiri ek yerleri incelenmi ve bu tip kaynak hasar n yap n ba ka kolon-kiri birle im yerlerinde de oldu u görülmü tür. Daha sonra incelenen ba ka çelik yap larda da benzer hasarlar görülmü tür (Bayülke, 1996). Bu tür kolon-kiri ek yerlerinde deprem nedeni ile olmu kaynak ve ba ka tür çatlaklar n oldu u 120'den çok çelik yap n bulundu unun belirlenmesi üzerine (Zarghamee ve Ojdrovic, 1995) sorunun çok ciddi boyutta oldu u anla lm ve bu tür hasar n nedenlerinin belirlenmesi ve önlenmesi için yo un tart ma ve ara rmalar ba lam r. Northridge depremi sonras birçok birle im tipi kullan lmaya ba lanm r. Bunlardan genel olanlar Bölüm 1.5.’te anlat lm r.

(22)

1.4. Yap lar n Depreme Kar Korunmas

Tarih boyunca in a edilen yap lar deprem etkisiyle hasarlar görerek büyük maddi ve can kay plar na neden olmu lard r. Bu yüzden insano lu depremlerin y etkisini en aza indirebilmek için farkl çözümler üretmi tir. Özellikle son yüzy lda teknolojik geli melerin de etkisiyle farkl çözümler üretilmi tir. Yap elemanlar taraf ndan yer hareketinin meydana getirdi i enerjinin sönümlenmesi mant na dayal olarak farkl yap kontrol mekanizmalar üretilmi tir. Bu Kontrol mekanizmalar Tablo 1. 1.’de de görüldü ü gibi genelde üç bölüm alt nda incelenebilir:

Pasif kontrol sistemleri Aktif kontrol sistemleri Yar aktif, karma sistemler

Tablo 1. 1 Yap sal Kontrol Sistemleri Pasif Kontrol

Yar Aktif ve Aktif Kontrol

Taban izolasyon sistemleri Pasif enerji sönümleyen

sistemler

Sismik zolasyon Metalik sönümleyiciler Aktif kuvvet veren sistemler

Dü ük sönümlü kauçuk izolatörler Visko-elastik sönümleyiciler Aktif kütleli sistemler

Kur un çekirdekli kauçuk

izolatörler Sürtünme tipi sönümleyiciler De ken rijitlik ve sönüm veren sistemler

Yüksek sönümlü kauçuk izolatörler

Viskoz ak kanl

sönümleyiciler Ak ll malzemeler

Kayma tipi izolatörler Ayarl kütle sönümleyicileri

Yayl sistemler Ayarl ak kan sönümleyicileri

Di er sönümleyiciler

Pasif kontrol sistemleri genel olarak taban izolasyon sistemleri ve pasif enerji sönümleyen sistemler olarak 2 gruba ayr lm r. Tablo 1. 1.’den de görüldü ü gibi bir çok izolasyon sistemi mevcuttur. Bu tez kapsam nda pasif enerji sönümleyen sistemlerden “Metalik Sönümleyiciler” üzerinde deneysel çal malar yap lm r.

(23)

1.4.1. Metalik Sönümleyiciler

Metallerin elastik olmayan davran n kullan lmas yla sisimik enerjinin sönümlenmesi mant ile metalik sönümleyiciler üretilmi tir. Metalik sönümleyiciler, yanal yükler alt nda (rüzgar, deprem vb.) yeterli elastik rijitli e sahip olmal rlar. Bununla birlikte, yüksek enerji yutabilme kapasitesi ve histerik davran a sahip olmal rlar.

Birçok metalik sönümleyici türü mevcuttur. Bunlardan en popüleri “ADAS” (Added Damping and Stiffness) olarak adland lan sert sönümleyicilerdir (Bergman ve Goel, 1987). Bu tür sönümleyiciler patentli olup ekil 1. 11.’de gösterilmi tir. Bu elemanlar genellikle çerçevelerde kullan lmaktad r. Bu cihazlar yüksek düktilite özelli ine sahip çelikten mamul pek çok metal elemanla üretilirler.

ekil 1. 11. “ADAS” türü metalik sönümleyici

Bu sönümleyicilerin üçgen eklinde olanlar na da “TADAS” (Triangular Added Damping and Stiffness) denmektedir (Tsai ve ark., 1993). “TADAS” adl sönümleyiciler ekil 1. 12.’de görünmektedir. “ADAS” türü sönümleyicilerle ayn olup, merkezi veya d merkezi çelik çaprazlar n kiri le birle ti i bölgelerde kullan lan yumu ak çelikten üretilen alttan kaynaklan p üstten bulonlanan malzemelerdir.

Bunlarla birlikte petek olarak adland lan sönümleyiciler (Kobori ve ark., 1992), burkulmas engellenmi bas nç çubuklar (Sabelli ve ark., 2003), çan eklinde metalik sönümleyiciler, kur un ekli metalik sönümleyiciler ve pi sönümleyiciler de mevcuttur (Clark ve ark.,1999).

(24)

ekil 1. 12. “TADAS” türü metalik sönümleyici

Çelik plakalar üzerinde delikler aç lmas yla olu turulan çelik sönümleyicilere de yar kl sönümleyici denmektedir (Lee ve ark., 2002). Yar kl sönümleyiciler son y llarda kullan artan metalik sönümleyicilerdendir.

ekil 1. 13. Farkl ekil ve geometrideki metalik sönümleyiciler

Özellikle Northridge (1994) ve Kobe (1995) depremlerinden sonra pasif enerji sönümleyicilerinin çelik yap lar n farkl bölgelerinde kullan yayg nla r. Bunun için farkl ekillerde ve farkl ebatlarda birçok sönümleyici türü kullan lm r ( ekil 1. 13.).

1.5. Çelik Yap larda Kullan lan Kolon – Kiri Birle im Tipleri

Çelik yap larda kolon-kiri birle imleri ba ca basit kolon - kiri birle imleri ve rijit kolon - kiri birle imleri olarak iki gruba ayr r (Deren ve ark., 2005). Bununla

(25)

birlikte yar rijit ko say lmaktad r

1.5.1.

reaksiyon kuvvetlerinin aktar lmas söz konusud

karakterindedir (Deren ve ark., 2005) . Bu sebepten baz kaynaklarda bu birle imleri mafsall birle im de denmektedir.

1.5.1.1.

kol kolon

Kishi ve Chen (1990) ‘nin deneylerleri do rultusunda bu tip birle imlerin moment aktarmad dolay yla mafsall bir birle im olarak göz önüne al nmas gerekti ini söylemektedir.

birlikte yar rijit ko say lmaktad r

1.5.1. Basit kolon

Bu tip birle imlerde, moment aktarmas olmay p sadece kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetlerinin aktar lmas söz konusud

1.5.1.1. Tek kö ebentli gövde birle imi

Bu tip bir birle im tek kö ebendin bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden kolon ba na sabitlenmesi ile te kil edilir.

kolon-kiri birle imi görülmektedir. Budak, 2007 yapm oldu u li

birlikte yar rijit kolon say lmaktad r.

Basit kolon – kiri birle im tipleri (mafsall birle im)

Tek kö ebentli gövde birle imi

Bu tip bir birle im tek kö ebendin bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden on ba na sabitlenmesi ile te kil edilir.

kiri birle imi görülmektedir. Budak, 2007 yapm oldu u li

lon - kiri birle imleri de kolon

kiri birle im tipleri (mafsall birle im)

Kishi ve Chen (1990) ‘nin deneylerleri do rultusunda bu tip birle imlerin moment aktarmad dolay yla mafsall bir birle im olarak göz önüne al nmas gerekti ini

ekil 1. 14

kiri birle imleri de kolon

karakterindedir (Deren ve ark., 2005) . Bu sebepten baz kaynaklarda bu birle imleri

14. Tek kö ebentli gövde birle imi

kiri birle imleri de kolon

Bu tip birle imlerde, moment aktarmas olmay p sadece kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetlerinin aktar lmas söz konusudur. Yani birle im mafsal karakterindedir (Deren ve ark., 2005) . Bu sebepten baz kaynaklarda bu birle imleri

Bu tip bir birle im tek kö ebendin bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden on ba na sabitlenmesi ile te kil edilir. ekil 1. 14

kö ebentli gövde birle imi

kiri birle imleri de kolon - kiri birle im tipi olarak

Bu tip birle imlerde, moment aktarmas olmay p sadece kiri lerin mesnet ur. Yani birle im mafsal karakterindedir (Deren ve ark., 2005) . Bu sebepten baz kaynaklarda bu birle imleri

Bu tip bir birle im tek kö ebendin bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden 14.'de tek kö ebentle yap lm kiri birle imi görülmektedir. Budak, 2007 yapm oldu u li

kö ebentli gövde birle imi

kiri birle im tipi olarak

Bu tip bir birle im tek kö ebendin bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden 'de tek kö ebentle yap lm kiri birle imi görülmektedir. Budak, 2007 yapm oldu u literatür taramas nda Kishi ve Chen (1990) ‘nin deneylerleri do rultusunda bu tip birle imlerin moment aktarmad dolay yla mafsall bir birle im olarak göz önüne al nmas gerekti ini kiri birle im tipi olarak

Bu tip bir birle im tek kö ebendin bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden 'de tek kö ebentle yap lm

teratür taramas nda Kishi ve Chen (1990) ‘nin deneylerleri do rultusunda bu tip birle imlerin moment aktarmad dolay yla mafsall bir birle im olarak göz önüne al nmas gerekti ini

(26)

1.5.1.2.

kolon ba na sabitlenmesi ile te kil edilir. kolon

bulonlar kullan r (Budak, 2007) . Bu ekilde tasarlanan dü üm noktas n rijitli i tek kö

aktard dü ünülse bile yine de birle im mafsall olarak göz önüne al nmaktad r.

1.5.1.3.

ba lanarak te kil edildi i birle im türüdür.

birle imde kullan lan levha boyutu kiri derinli inden küçüktür. Bu ekilde tasarlanan birle imlerin de mafsall birle im gibi davranaca kabul edilmektedir.

1.5.1.2. Çift kö ebentli gövde birle imi

Bu tip bir birle im çift kö ebendin, bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden kolon ba na sabitlenmesi ile te kil edilir.

kolon-kiri birle imi görülmektedir. Bu tip birle imlerde daha çok yüksek mukavemetli bulonlar kullan r (Budak, 2007) . Bu ekilde tasarlanan dü üm noktas n rijitli i tek kö ebentle te kil edilene göre daha fazla olmas na kar n ve çok az da olsa moment aktard dü ünülse bile yine de birle im mafsall olarak göz önüne al nmaktad r.

1.5.1.3. sa al n

Al n levhas n sadece kiri gövdesinde oldu u ve bu ekilde kolona kiri in ba lanarak te kil edildi i birle im türüdür.

Çift kö ebentli gövde birle imi

kiri birle imi görülmektedir. Bu tip birle imlerde daha çok yüksek mukavemetli bulonlar kullan r (Budak, 2007) . Bu ekilde tasarlanan dü üm noktas n rijitli i tek ebentle te kil edilene göre daha fazla olmas na kar n ve çok az da olsa moment aktard dü ünülse bile yine de birle im mafsall olarak göz önüne al nmaktad r.

sa al n levhal birle im

ekil 1. 15

levhal birle im

15. Çift kö ebentli gövde birle imi

Bu tip bir birle im çift kö ebendin, bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden kolon ba na sabitlenmesi ile te kil edilir. ekil 1. 15

Çift kö ebentli gövde birle imi

Al n levhas n sadece kiri gövdesinde oldu u ve bu ekilde kolona kiri in ba lanarak te kil edildi i birle im türüdür. ekil 1.

Bu tip bir birle im çift kö ebendin, bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden 15.'de çift kö ebentle yap lm kiri birle imi görülmektedir. Bu tip birle imlerde daha çok yüksek mukavemetli bulonlar kullan r (Budak, 2007) . Bu ekilde tasarlanan dü üm noktas n rijitli i tek ebentle te kil edilene göre daha fazla olmas na kar n ve çok az da olsa moment aktard dü ünülse bile yine de birle im mafsall olarak göz önüne al nmaktad r.

Çift kö ebentli gövde birle imi

Al n levhas n sadece kiri gövdesinde oldu u ve bu ekilde kolona kiri in ekil 1. 16.'da gösterilen bu tür bir birle imde kullan lan levha boyutu kiri derinli inden küçüktür. Bu ekilde tasarlanan birle imlerin de mafsall birle im gibi davranaca kabul edilmektedir.

Bu tip bir birle im çift kö ebendin, bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden .'de çift kö ebentle yap lm kiri birle imi görülmektedir. Bu tip birle imlerde daha çok yüksek mukavemetli bulonlar kullan r (Budak, 2007) . Bu ekilde tasarlanan dü üm noktas n rijitli i tek ebentle te kil edilene göre daha fazla olmas na kar n ve çok az da olsa moment aktard dü ünülse bile yine de birle im mafsall olarak göz önüne al nmaktad r.

Al n levhas n sadece kiri gövdesinde oldu u ve bu ekilde kolona kiri in .'da gösterilen bu tür bir birle imde kullan lan levha boyutu kiri derinli inden küçüktür. Bu ekilde tasarlanan birle imlerin de mafsall birle im gibi davranaca kabul edilmektedir.

Bu tip bir birle im çift kö ebendin, bulonla veya kaynakla kiri gövdesinden .'de çift kö ebentle yap lm kiri birle imi görülmektedir. Bu tip birle imlerde daha çok yüksek mukavemetli bulonlar kullan r (Budak, 2007) . Bu ekilde tasarlanan dü üm noktas n rijitli i tek ebentle te kil edilene göre daha fazla olmas na kar n ve çok az da olsa moment aktard dü ünülse bile yine de birle im mafsall olarak göz önüne al nmaktad r.

Al n levhas n sadece kiri gövdesinde oldu u ve bu ekilde kolona kiri in .'da gösterilen bu tür bir birle imde kullan lan levha boyutu kiri derinli inden küçüktür. Bu ekilde tasarlanan

(27)

1.5.2.

ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve ark., 2005). Rijit birle imler tamamen kaynakl olabilece i gibi (

kaynakl ve bulonlu da olabilmektedir. Rijit birle imlerde dü ümde dönme olmamal r.

kolon üzerinde takviye levhalar ve gerekti inde kiri alt ve/veya üst ba nda guse eklinde rijitlik levhalar ile s rland labilir

1.5.2. Rijit Birle im

Rijit kolon

ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve ark., 2005). Rijit birle imler tamamen kaynakl olabilece i gibi (

Kolon

kolon üzerinde takviye levhalar ve gerekti inde kiri alt ve/veya üst ba nda guse eklinde rijitlik levhalar ile s rland labilir

Rijit Birle im

Rijit kolon-kiri birle imlerinde kolonlara kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetleri ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve ark., 2005). Rijit birle imler tamamen kaynakl olabilece i gibi (

Kolon- kiri birle iminde dü ümde dönme, kolon üzerinde süreklilik levhalar , kolon üzerinde takviye levhalar ve gerekti inde kiri alt ve/veya üst ba nda guse

eklinde rijitlik levhalar ile s rland labilir

ekil 1.

kiri birle imlerinde kolonlara kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetleri ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve ark., 2005). Rijit birle imler tamamen kaynakl olabilece i gibi (

ekil 1.

kiri birle iminde dü ümde dönme, kolon üzerinde süreklilik levhalar , kolon üzerinde takviye levhalar ve gerekti inde kiri alt ve/veya üst ba nda guse

eklinde rijitlik levhalar ile s rland labilir

ekil 1. 16. sa al n levhal birle im

ekil 1. 17. Kaynakl rijit birle im

eklinde rijitlik levhalar ile s rland labilir (

sa al n levhal birle im

Kaynakl rijit birle im

( ekil 1. 18.). sa al n levhal birle im

kiri birle imlerinde kolonlara kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetleri ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve ark., 2005). Rijit birle imler tamamen kaynakl olabilece i gibi ( ekil 1.

Kaynakl rijit birle im

.).

kiri birle imlerinde kolonlara kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetleri ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve ekil 1. 17.) k smen kaynakl ve bulonlu da olabilmektedir. Rijit birle imlerde dü ümde dönme olmamal r.

kiri birle iminde dü ümde dönme, kolon üzerinde süreklilik levhalar , kolon üzerinde takviye levhalar ve gerekti inde kiri alt ve/veya üst ba nda guse kiri birle imlerinde kolonlara kiri lerin mesnet reaksiyon kuvvetleri ile birlikte, yatay yüklerden dolay kiri uç momentleri de aktar lmaktad r (Deren ve .) k smen kaynakl ve bulonlu da olabilmektedir. Rijit birle imlerde dü ümde dönme olmamal r.

(28)

1.5.2.1.

sonra antiyede al n levhal kiri in kolon ba na c vatalanmas sureti ile te kil edilen bir bir birle im türüdür (

al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin oldu u yap

daha emniyetli olacakt r.

1.5.2.1. Al n levhal birle im

Al n levhal birle imler atölyede çelik

al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin oldu u yap larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas daha emniyetli olacakt r.

Al n levhal birle im

al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas daha emniyetli olacakt r.

ekil 1. 18. Güçlendirilmi al n levhal birle im

Al n levhal birle im

sonra antiyede al n levhal kiri in kolon ba na c vatalanmas sureti ile te kil edilen bir bir birle im türüdür ( ekil 1. 19

al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas daha emniyetli olacakt r.

ekil 1.

Güçlendirilmi al n levhal birle im

sonra antiyede al n levhal kiri in kolon ba na c vatalanmas sureti ile te kil edilen 19.). Bu birle im türü biri sadece çekme bölgesinde al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas

ekil 1. 19. Al n levhal birle im

Güçlendirilmi al n levhal birle im

Al n levhal birle imler atölyede çelik levhan n kiri ucuna kaynaklan p, daha sonra antiyede al n levhal kiri in kolon ba na c vatalanmas sureti ile te kil edilen .). Bu birle im türü biri sadece çekme bölgesinde al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas

Al n levhal birle im Güçlendirilmi al n levhal birle im

levhan n kiri ucuna kaynaklan p, daha sonra antiyede al n levhal kiri in kolon ba na c vatalanmas sureti ile te kil edilen .). Bu birle im türü biri sadece çekme bölgesinde al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas

Al n levhal birle im

levhan n kiri ucuna kaynaklan p, daha sonra antiyede al n levhal kiri in kolon ba na c vatalanmas sureti ile te kil edilen .). Bu birle im türü biri sadece çekme bölgesinde al n levhas n uzat ld birle im di eri ise hem çekme hem de bas nç bölgesinde al n levhas n uzat ld birle imler olarak iki türlü yap labilir. Tersinir kuvvetlerin etkin larda her iki bölgeye do ru uzat lm al n levhal birle iminin yap lmas

(29)

1.5.3.

içerdi

sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen, 2008).

1.5.3.1.

kesme kuvvetinin de gövdede kullan lan kö ebentler ile aktar lmas yla çal kabul edilir. Bu tip bir birle imlerin (

1.5.3.2.

birle im 1.

kiri in alt birlikte, kiri üst

1.5.3. Yar Rijit Birle im

Yar rijit kolon

içerdi i için hem üretim hem de montaj

sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen, 2008).

1.5.3.1. Üst ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli birle im

Moment aktar n kiri alt ve üst ba klar nda kullan lan kö ebentler ile kesme kuvvetinin de gövdede kullan lan kö ebentler ile aktar lmas yla çal kabul edilir. Bu tip bir birle imlerin (

1.5.3.2. Üst ve alt basl k kö ebentli birle im

Bu tür bir birle imin

birle imden tek fark kesme kuvvetini

1. 21.). Yap lan deneysel çal malarda dü üm noktas nda olu an kesme kuvvetinin kiri in alt ba nd

birlikte, kiri üst

Yar Rijit Birle im

Yar rijit kolon-kiri bire im tipleri, rijit birle imlere göre da i için hem üretim hem de montaj

sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen,

Üst ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli birle im

Moment aktar n kiri alt ve üst ba klar nda kullan lan kö ebentler ile kesme kuvvetinin de gövdede kullan lan kö ebentler ile aktar lmas yla çal kabul edilir. Bu tip bir birle imlerin (

ekil 1. 20. Üst ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli birle im

Üst ve alt basl k kö ebentli birle im

Bu tür bir birle imin

den tek fark kesme kuvvetini

.). Yap lan deneysel çal malarda dü üm noktas nda olu an kesme kuvvetinin

ba ndaki

birlikte, kiri üst ba ndaki

Yar Rijit Birle im

kiri bire im tipleri, rijit birle imlere göre da i için hem üretim hem de montaj

sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen,

Moment aktar n kiri alt ve üst ba klar nda kullan lan kö ebentler ile kesme kuvvetinin de gövdede kullan lan kö ebentler ile aktar lmas yla çal kabul edilir. Bu tip bir birle imlerin ( ekil 1.20

. Üst ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli birle im

Bu tür bir birle imin üst ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli den tek fark kesme kuvvetini

.). Yap lan deneysel çal malarda dü üm noktas nda olu an kesme kuvvetinin aki kö ebent taraf ndan kar land tespit edilmi tir. Bununla ba ndaki kö ebendin de

kiri bire im tipleri, rijit birle imlere göre da

i için hem üretim hem de montaj amas nda i çilikten ve zamandan kazanç sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen,

Moment aktar n kiri alt ve üst ba klar nda kullan lan kö ebentler ile kesme kuvvetinin de gövdede kullan lan kö ebentler ile aktar lmas yla çal kabul

ekil 1.20.)yar rijit oldu u kabul edilmektedir.

st ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli den tek fark kesme kuvvetini aktaran gövde kö ebentlerinin olmamas r ( .). Yap lan deneysel çal malarda dü üm noktas nda olu an kesme kuvvetinin

kö ebent taraf ndan kar land tespit edilmi tir. Bununla kö ebendin de moment aktard gözlemlenmi tir.

kiri bire im tipleri, rijit birle imlere göre da

amas nda i çilikten ve zamandan kazanç sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen,

.)yar rijit oldu u kabul edilmektedir.

st ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli aktaran gövde kö ebentlerinin olmamas r ( .). Yap lan deneysel çal malarda dü üm noktas nda olu an kesme kuvvetinin

kö ebent taraf ndan kar land tespit edilmi tir. Bununla moment aktard gözlemlenmi tir.

kiri bire im tipleri, rijit birle imlere göre daha az detayland rma amas nda i çilikten ve zamandan kazanç sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen,

ha az detayland rma amas nda i çilikten ve zamandan kazanç sa lamaktad r. Bu birle im türü basit ve rijit birle imlere göre daha ucuzdur (Hen,

st ve alt ba k kö ebentli, gövde çift kö ebentli aktaran gövde kö ebentlerinin olmamas r ( ekil .). Yap lan deneysel çal malarda dü üm noktas nda olu an kesme kuvvetinin kö ebent taraf ndan kar land tespit edilmi tir. Bununla

(30)

1.5.3.3.

kiri e kaynat r daha sonra bulonlarla kolona ba lan r. Kiri ba klar n rölatif dönmesini önleyecek levha uzatmalar yap lmayan bu birle im türünün

dü üm noktas gibi davrand görülmektedir (

önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de çal lm r.

bilgiler vermektedir. rilerini göstermektedir.

1.5.3.3. Kiri gövde derinli ince

Bu birle im türünde de al n levhal birle imde oldu u gibi önce levha atölyede kiri e kaynat r daha sonra bulonlarla kolona ba lan r. Kiri ba klar n rölatif dönmesini önleyecek levha uzatmalar yap lmayan bu birle im türünün

Birle imin moment

önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de çal lm r.

bilgiler vermektedir. rilerini göstermektedir.

Kiri gövde derinli ince

ekil 1.

le imin moment

önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de çal lm r. Moment-dönme e risi, birle imin dayan , rijitli i ve sünekli i hakk nda bilgiler vermektedir. ekil 1.

rilerini göstermektedir.

ekil 1. 21. Üst ve alt basl k kö ebentli birle im

Kiri gövde derinli ince

ekil 1. 22. Kiri gövde derinli ince al n levh

le imin moment-dönme ili kisini

önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de dönme e risi, birle imin dayan , rijitli i ve sünekli i hakk nda

ekil 1. 23. fark rilerini göstermektedir.

Üst ve alt basl k kö ebentli birle im

Kiri gövde derinli ince al n levhal birle im

iri gövde derinli ince al n levh

dönme ili kisini anlamak birle imin davran hakk nda çok önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de dönme e risi, birle imin dayan , rijitli i ve sünekli i hakk nda

. fark tiplerdeki birle imler için m Üst ve alt basl k kö ebentli birle im

al n levhal birle im

dü üm noktas gibi davrand görülmektedir ( ekil 1. 22.).

iri gövde derinli ince al n levh

anlamak birle imin davran hakk nda çok önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de dönme e risi, birle imin dayan , rijitli i ve sünekli i hakk nda

tiplerdeki birle imler için m Üst ve alt basl k kö ebentli birle im

.).

iri gövde derinli ince al n levhal birle im

tiplerdeki birle imler için m

Bu birle im türünde de al n levhal birle imde oldu u gibi önce levha atölyede kiri e kaynat r daha sonra bulonlarla kolona ba lan r. Kiri ba klar n rölatif dönmesini önleyecek levha uzatmalar yap lmayan bu birle im türünün yar rijit bir

tiplerdeki birle imler için moment

Bu birle im türünde de al n levhal birle imde oldu u gibi önce levha atölyede kiri e kaynat r daha sonra bulonlarla kolona ba lan r. Kiri ba klar n rölatif yar rijit bir

anlamak birle imin davran hakk nda çok önemli bilgiler vermektedir. Bu ili ki ilk defa Wilson ve Moore taraf ndan 1917’de dönme e risi, birle imin dayan , rijitli i ve sünekli i hakk nda oment-dönme

(31)

ekil 1. 23. Farkl tiplerdeki birle imler için Moment-dönme e rileri

1.6. Kolon- Kiri Birle imlerinin Eurocode 3'e Göre S fland lmas

Kolon-Kiri birle imleri Eurocode 3’te; Dönme rijitliklerine ve Moment dayan mlar na (kapasite) göre s fland lm lard r.

1.6.1. Dönme rijitliklerine göre s fland rma

Bu s fland rmada kolon-kiri birle imleri üç ekilde s fland lm r:

a) Mafsall Birle imler: Bu birle im türlerinde kolon-kiri aras nda moment aktar n olmad , rölatif dönmenin oldu u kabul edilir.

b) Rijit Birle imler: Bu birle im türlerinde kolon-kiri aras nda moment etkisinin elemanlar n rijitlikleri oran nda da ld kabul edilir. Kolon ve kiri aras nda rölatif dönme yoktur.

(32)

c) Yar - rijit Birle imler: kolon-kiri aras nda birbirlerine moment aktar n oldu u ancak, ayn zamanda rölatif dönmenin de meydana geldi i kabul edilir. Bu birle im türü ideal rijit veya mafsall birle im türlerinin karakteristik özelliklerini sa lamamaktad r.

Bir kolon-kiri birle iminin rijit veya mafsall olarak tan mlanmas esasen deneysel verilerle ifade edilebilir. Ancak, Eurocode 3’te kiri in elastisite modülü, boyutlar ve rijitli ine ba say sal baz s fland rmalar mevcuttur.

1.6.2. Ta ma güçlerine göre s fland rma

Kolon-kiri birle imleri Eurocode 3’te ta ma güçlerine göre de Mafsall , Tam Dayan ml , K smi Dayan ml Birle imler olarak s fland lm lard r;

a) Mafsall Birle imler: Kolon-kiri birle imin moment ta ma gücü, kiri in ta yabilece i plastik moment kapasitesinin 0.25 kat ndan büyük de ilse ve birle im yeterli dönme kapasitesine sahipse birle im mafsall olarak tan mlanm r (Budak, 2007).

b) Tam Dayan ml Birle imler: Kolon-kiri birle iminin ta ma gücünün, kiri in plastik moment kapasitesine e it oldu u ve birle imin yeterli dönme kapasitesine sahip oldu u birle imler tam dayan ml birle imlerdir. Bu tür birle imlerde birle imin ta ma gücü e er kiri in plastik moment kapasitesinin en az 1.2 kat ndan büyükse birle imin yeterli dönme kapasitesine sahip oldu u dü ünülmü tür. Bu tür birle imlerde plastik mafsallar kiri te olu maktad r (Budak, 2007).

c) smi Dayan ml Birle imler: Kolon-kiri birle iminin moment ta ma gücü, kiri in plastik moment kapasitesinden küçükse bu tür birle imler k smi dayan ml olarak adland lmaktad r (Budak, 2007)

(33)

1.7. Çal man n Amac ve Kapsam

Bu tezin temel amac , tersinir tekrarlan r yükler alt nda çelik çerçevelerde, kolon ve kiri lerde hasar olu mas kolon-kiri birle im bölgelerine yerle tirilen sismik sönümleyicilerle engellemektir. Hasar n kolon-kiri birle im bölgelerinde kullan lan sismik sönümleyicilerde olu mas ile deprem esnas nda enerjinin burada sönümlemesi beklenmektedir. Ayr ca ilave olarak a daki hedefler de amaçlanmaktad r;

r depremler sonras nda kolon ve kiri lere göre daha küçük ve onar veya de tirilmesi daha kolay olan sönümleyiciler h zl ve kolayca de tirilerek, yap lar n deprem sonras nda k sa sürede tekrar güvenle kullan labilmesi,

Çelik çerçevelerde olu an hasarlar n sismik sönümleyiciler üzerinde olmas , r ve de tirilmesi zor olan çelik kolon ve kiri lerin hasar görmemesi ile yap n onar m veya güçlendirilmesini daha ekonomik hale getirilmesi,

Bu çal mada, gerek yeni yap lacak çelik çerçeveli yap lar için gerek de mevcut çelik yap lar n kolon-kiri birle im bölgelerinin güçlendirilmesi için deprem sönümleyicisi kullan ara lm r. Geleneksel deprem sönümleyicilerinin aksine bu çal mada sönümleyiciler yap n temeline de il, çerçevelerde kolon-kiri birle im yerlerine uygulanm r. Bu sayede çelik yap lar için depremde olu acak enerjinin bu sönümleyiciler taraf ndan sönümlenerek kolon ve kiri lerde hasar n en aza indirilmesi amaçlanmaktad r. Bununla birlikte deprem sonras yap n hemen kullan ma geçebilecek olmas da çok önemli bir avantaj olacakt r. Özellikle kolon ve kiri lerde hasar n olu mamas , hasar n birle im bölgesinde kullan lan sismik sönümleyicide yo unla mas prensibine dayanan bu sistemle çelik yap lar n a r depremlerde ayakta kalmas ve deprem sonunda hemen küçük ve az maliyetli onar mlarla tekrar kullan lmas amaçlanmaktad r. Bu da hem can ve mal kayb n engellenmesine neden olaca gibi hem de deprem s ras nda ve sonras nda yap güvenli k lacakt r.