FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
KOLONLARI ÇEKME KIRILMASI GÖSTEREN SÜNEK OLMAYAN BETONARME ÇERÇEVELERĐN DIŞ PERDE DUVAR UYGULAMASI ĐLE
GÜÇLENDĐRĐLMESĐ
Musa Hakan ARSLAN DOKTORA TEZĐ
ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI Konya,2007
FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
KOLONLARI ÇEKME KIRILMASI GÖSTEREN SÜNEK OLMAYAN BETONARME ÇERÇEVELERĐN
DIŞ PERDE DUVAR UYGULAMASI ĐLE GÜÇLENDĐRĐLMESĐ
Musa Hakan ARSLAN DOKTORA TEZĐ
ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI
Bu tez 12.01.2007 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oybirliği/oyçokluğu ile kabul edilmiştir.
Prof. Dr. M. Yaşar KALTAKCI – S.Ü. (Danışman)
Prof. Dr. Kerim ÇINAR – S.Ü. (T.Đ.K. Üyesi)
Prof. Dr. Recep KANIT – G.Ü. (Üye)
Yrd. Doç. Dr. Mehmet KAMANLI – S.Ü. (T.Đ.K. Üyesi)
I Doktora Tezi
KOLONLARI ÇEKME KIRILMASI GÖSTEREN SÜNEK OLMAYAN BETONARME ÇERÇEVELERĐN
DIŞ PERDE DUVAR UYGULAMASI ĐLE GÜÇLENDĐRĐLMESĐ
Musa Hakan ARSLAN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Đnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. M. Yaşar KALTAKCI
2007, 372 sayfa
Jüri: Prof. Dr. M. Yaşar KALTAKCI Prof. Dr. Kerim ÇINAR
Prof. Dr. Recep KANIT
Yrd. Doç. Dr. Mehmet KAMANLI Yrd. Doç. Dr. H. Hüsnü KORKMAZ
Son yıllarda Türkiye’de meydana gelen depremler, yetersiz dayanıma, rijitlik ve sünekliğe sahip betonarme binalarda çok ciddi hasarlara ve yıkımlara neden olmuştur. Çok etkin bir deprem kuşağında yer alan Türkiye’de, sonraki depremlerde böylesi ağır hasarlara ve yıkımlara engel olmak amacıyla, acil ve etkili güçlendirme yöntemlerinin uygulamaya konması gerekmektedir. Günümüzde betonarme yapıların davranışlarının iyileştirilmesi için çeşitli güçlendirme yöntemleri uygulanmaktadır. Ancak, genellikle bu yöntemlerin uygulanması sırasında mevcut yapının kullanımı önemli ölçüde engellenmekte ve bina içinde ilave ince işlerin yapımı gerekmektedir. Günümüzde, hızlı ve etkili bir şekilde güçlendirilmesi gereken okul, hastane gibi binalarını mevcut yöntemlerle güçlendirilmesi bu nedenlerden dolayı sorunlu olmaktadır.
II
dışından yapılacak dış perde duvar uygulaması ile betonarme binaların etkili, pratik ve ekonomik bir şekilde, güçlendirilmesi ve yapılabilirliğinin araştırılması oluşturmuştur. Bu amaçla; iki katlı, iki açıklıklı olarak, 1 / 3 geometrik ölçekle modellenen ve ülkemizdeki betonarme binalarda oldukça sık rastlanan tasarım ve yapım kusurlarını içeren toplam 4 adet özdeş betonarme çerçeve üretilmiş ve 2 adedi boş, 2 adedi ise betonarme dış perde duvar uygulaması ile güçlendirilerek, deprem yüklerini benzeştiren tersinir - tekrarlanır yatay yük altında denenmiştir. Deney elemanlarının kolonlarına uygulanan normal kuvvet seviyeleri, kolonlarda çekme kırılması oluşturacak şekilde tasarlanmıştır. Çalışmada çerçeve kolonlarının boyuna donatı oranı değişimi (ρt=0.013 ve 0.023) en önemli parametre olarak alınmıştır.
Deneyler çelikten yapılmış rijit bir yükleme düzeneğinde yapılmıştır. Düşey konumda denenen numuneler, çelik yükleme düzeneğine temelden rijit olarak bağlanmıştır. Deneysel verilerin değerlendirilmesi ile her bir çerçeve sistemine ait yatay yük taşıma gücü, rijitlik değişimi, enerji tüketme kapasiteleri, vb. özellikleri ile genel davranışları elde edilmiştir.
Çalışmanın analitik kısmında ise, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan statik itme analizinden elde edilen sonuçlar ile diğer bazı analitik çalışmaların sonuçları, deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Son bölümde ise, elde edilen deneysel ve analitik sonuçlar, irdelenerek değerlendirilmiş ve önerilerde bulunulmuştur.
ANAHTAR KELĐMELER: Tersinir-tekrarlanır yatay yük, deprem davranışı, betonarme, yapım kusurları, güçlendirme , çekme kırılması , statik itme analizi, sonlu elemanlar.
III PhD Thesis
STRENGTHENING NON-DUCTILE REINFORCED CONCRETE FRAMES BY COLUMNS FAILURE IN TENSION BY APPENDING EXTERNAL SHEAR WALL
Musa Hakan ARSLAN Selcuk University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering
Supervisor: Prof. Dr. M. Yasar KALTAKCI 2007, 372 pages
Jury: Prof. Dr. M. Yasar KALTAKCI Prof. Dr. Kerim CINAR
Prof. Dr. Recep KANIT
Asist. Prof. Dr. Mehmet KAMANLI Asist. Prof. Dr. H. Hüsnü KORKMAZ
During the last decade, big major earthquakes that caused significant casualties and extensive structural damage have shown that the structures in Turkey are far from possessing qualities that would ensure satisfactory seismic performance. In Turkey, which is situated in an active earthquake zone, some pre-earthquake rehabilitation methods should be applied in order to prevent similar results. Many reinforced concrete structures were also repaired using different technique after the recent earthquakes. There were some significant problems arisen are that these methods require the evacuation of entire buildings during the rehabilitation and also these methods requires the new finishing. Especially for official buildings (schools, hospitals etc.), it is not feasible to evacuate a building in use for a while. The faster and easier method that would not interrupt the use of the building must be developed to improve the seismic safety of reinforced concrete buildings.
IV
Code-1998 and have lat of structural deficiencies. The scope of this study consists of a group of tests performed in the Earthquake Laboratory of Selcuk University. Two bay - two story 1 / 3 scaled four reinforced concrete specimens were designed and constructed with deficiencies in practice. Four specimens were tested under reversed cyclic lateral loading. The axial load level on columns was approximately equal to tension failure’s axial force level. The specimens were classified into two groups according to the longitudinal reinforcement ratios of columns with 0.013 and 0.023. The reinforced concrete frame specimens were connected to a rigid foundation steel beam before the test. The philosophy behind the design of this was to prevent the rotation at the base of the column. The specimens were tested in a vertical position. According to the experimental schedule at the end of the experiments, load displacement curves, stiffness curves, energy curves are obtained and all the specimens are compared with each other considering their frame characteristics.
In the analytical part of the thesis, nonlinear pushover analysis is performed by using finite element method and some other analytical studies’ results is performed. The obtaining load-displacement curves and other results from these analysis are compared with experimental data. At the final stage, the experimental and analytical results are evaluated and some suggestion is given.
KEY WORDS: Cyclic Lateral Loading, seismic behavior, reinforced concrete, structural deficiencies, strengthening, tension Failure, pushover analysis, finite element model.
V
Doktora tez aşamasında, enerjisini ve engin bilgisini bizlerle paylaşarak her zaman daha iyiyi hedeflememizde yardımcı olan, çok zorlu olan deneysel çalışmanın yürütülmesi sırasında maddi manevi her türlü desteği sağlayan sayın hocam Selçuk Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölüm Başkanı, Prof. Dr. M. Yaşar KALTAKCI’ya ilk olarak teşekkür etmeyi bir borç bilirim.
Çalışmada yapmış olduğu fikirsel destek ile sayın Prof. Dr. Ergin ATIMTAY’a (ODTÜ), çalışmanın yürütülmesi sırasında katkılarından dolayı sayın Prof. Dr. Kerim ÇINAR ve sayın Yrd. Doç. Dr. Mehmet KAMANLI’ya ayrıca teşekkürlerimi sunarım.
Selçuk Üniversitesi Deprem Araştırma Laboratuarında değerli hocam Prof. Dr. M. Yaşar KALTAKCI denetiminde ve liderliğinde daha önceden tamamlanan çalışmalar sırasında, yapmış oldukları düzenek ve altyapı ile deneylerimin yapılmasını kolaylaştıran Yrd. Doç. Dr. Nail KARA, Yrd. Doç. Dr. Kamil AKIN ve Yrd. Doç. Dr. Günnur YAVUZ’a, ayrıca deneylerin yapılması sırasında emeği geçen Yrd. Doç. Dr. Ali KÖKEN, Yrd. Doç. Dr. Hasan Hüsnü KORKMAZ, Arş. Gör. Nebi ÖZDÖNER, Tekniker Yüksel ÇĐFTÇĐ ve Muharrem YOLCU’ya teşekkür ederim.
Sayın hocam Prof. Dr. M. Yaşar KALTAKCI denetiminde ortak ve eş zamanlı yürütülen projeler kapsamında, bilgi ve becerimizi beraberce paylaştığımız proje ortağım Arş. Gör. Ülkü S. YILMAZ’a da ayrıca teşekkür ederim.
Desteğini her zaman hissettiğim sevgili eşim H. Derya’ya da çalışmalarım sırasında göstermiş olduğu sabırdan dolayı minnettarım.
VI
Bu doktora tez çalışmasına, S.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Koordinatörlüğü 2004/143 nolu araştırma projesi kapsamında 48.000.000.000 TL maddi destek sağlamıştır. Bu çalışma ayrıca, YUUP-KP20760-08-11-DPT-2004 projesi kapsamındadır.
Arş. Gör. Musa Hakan ARSLAN, 15.09.2004 – 15.09.2006 tarihleri arasında TUBITAK-BAYG tarafından yurt içi doktora bursu almıştır.
VII
Sayfa
ÖZET i
ABSTRACT iii
TEŞEKKÜR v
ÇALIŞMAYI DESTEKLEYEN KURULUŞLAR vi
ĐÇĐNDEKĐLER vii
KULLANILAN SEMBOLLER xii
ÇĐZELGELER LĐSTESĐ xv
ŞEKĐLLER LĐSTESĐ xvi
1. GĐRĐŞ 1
1.1.Betonarme Binalarda Depremlerden Sonra Gözlemlenen Hasar Biçimleri 2
1.2. Onarım ve Güçlendirme (Sismik Đyileştirme) 6
1.2.1. Mevcut Binaların Değerlendirilmesi 7 1.2.2. Sismik Đyileştirme Stratejileri 8 1.2.3. Onarım ve Güçlendirme Malzemeleri 8 1.2.4. Mevcut Elemanların Güçlendirilmesi 10 1.2.5. Taşıyıcı Sistemin Yeni Elemanlarla Güçlendirilmesi 12
1.3. Çalışmanın Amacı ve Kapsamı 15
1.4. Çalışmanın Önemi 18
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI 20
2.1. Genel Güçlendirme Teknikleri ile Đlgili Olan Çalışmalar 20 2.2. Pushover Analiz (Nonlineer Statik Đtme Analizi) , Deplasman Sünekliği
ve Deprem Hasarları Đle Đlgili Bazı Seçilmiş Kaynaklar
57
3. MATERYAL VE METOT 74
3.1. Deney Numuneleri 75
3.1.1. Deney Numunelerinin Boyutları 77
3.1.2. Deney Numunelerinin Detayları 78
3.1.3. Deney Numunelerinin Malzeme Özellikleri 89
3.1.3.1. Çerçevelerin Betonu 89
VIII
3.1.6. Güçlendirme Amaçlı Betonarme Perde Duvarın Kullanılması 103
3.1.6.1. Perde Duvar Betonu 108
3.2. Deney Modelinin Genel Değerlendirilmesi 111
3.3. Deney Numunelerini Oluşturan Elemanların Kesit ve Donatı Özellikleri 112
4. DENEY DÜZENEĞĐ ve ÖLÇÜM TEKNĐĞĐ 119
4.1. Giriş 119
4.2. Deney Düzeneği 119
4.3. Ölçme Tekniği 124
4.3.1. Yük Ölçümleri 125
4.3.2. Yerdeğiştirmelerin Ölçülmesi 126
4.3.3. Yük ve Yer Değiştirme Ölçümlerinin Bilgisayar Ortamına Aktarılması
127
4.4. Deneylerde Kullanılan Ölçüm Düzeneği 128
4.5. Çerçeve Deneylerinde Uygulanan Yükleme Programı 132 4.5.1. Deneylerdeki Yükleme Programları 134
4.6. Ölçümlerin Değerlendirilmesi 138
4.6.1. Yük Geçmişi ve Deplasman Geçmişi Grafiklerinin Elde Edilmesi 138 4.6.2. Yatay Yük- Kat Deplasmanı ve Moment-Eğrilik Grafiklerinin
Elde Edilmesi
139
4.6.3. Dayanım Zarfı Grafiklerinin Elde Edilmesi 144 4.6.4. Rijitlik Azalımı Grafiklerinin Çizdirilmesi 145 4.6.5. Tüketilen Enerji Grafiklerinin Elde Edilmesi 147 4.6.6. Perde Duvarların Eğriliklerinin Bulunması 149
5. DENEY SONUÇLARI 153
5.1. 1 nolu Deney (1-ÇK-ZK) 158
5.2. 2 nolu Deney (2-ÇK-ZK) 180
5.3. 3 nolu Deney (1-ÇK-ZK-PERDELĐ) 201
5.4. 4 nolu Deney (2-ÇK-KK-PERDELĐ) 227
6. DENEYLERĐN BĐRBĐRLERĐ ĐLE KARŞILAŞTIRILMASI 252
6.1. Güçlendirilmemiş Deney Numunelerinin Karşılaştırılması (1. ve 2. deneyler)
253
6.2. 1. Grup Deney Numunelerinin Karşılaştırılması (1. ve 3. deneyler) 258 6.3. Güçlendirilmiş Deney Numunelerinin Karşılaştırılması (3. ve 4. 264
IX
6.5. 1. ve 2. Grup Deney Numunelerinin Beraber Karşılaştırılması (1. 2. 3. ve 4. deneyler)
273
7. ANALĐTĐK ÇALIŞMA 284
7.1. Pushover Analiz 284
7.2. Deneysel Davranışın Analitik Olarak Đncelenmesi 286 7.2.1. Şartnamelerde Belirtilen Yapı Performans Seviyeleri 287 7.3. Deney Numunelerin SAP2000 ile Lineer Olmayan Analizi 293
7.4. Perde Duvarlı Çerçevelerim Dayanımı 305
7.4.1. Đlk eğilme çatlağı yükü 306
7.4.2. Dış perde duvarda oluşan ilk eğilme çatlağı yükü 307 7.4.3. Dış perde duvarda oluşan ilk eğik asal çekme çatlağı yükü 308 7.4.4. Perde duvarlarda maksimum kesme gerilmesi 311
7.5. Yatay Yük Taşıma Kapasitesi 312
7.5.1. Vallenas, Bertero ve Popov’un Yaklaşımı 313
7.5.2. Barda’nın Yaklaşımı 316
7.5.3. Benjamin ve Williams’ın Yaklaşımı 318 7.5.4. TS500 ve TDY98(2006) Yaklaşımı 319 7.5.5. Kat Deplasman (Ötelenme) Oranları 321
7.5.6. Süneklik Katsayısı 324
7.6. Kolon Tabanlarında Moment-Eğrilik Đlişkisi 327 7.6.1. S101 Kolonu Đçin Moment-Eğrilik Đlişkisi 328 7.6.2. S102 Kolonu Đçin Moment-Eğrilik Đlişkisi 330 7.6.3. S103 Kolonu Đçin Moment-Eğrilik Đlişkisi 333
8. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĐRME 335
8.1. Giriş 335
8.2. Sonuçlar ve Değerlendirmeler 337
8.2.1. Deneysel Çalışmalardan Ulaşılan Sonuçlar 338 8.2.2. Analitik Çalışmalardan Ulaşılan Sonuçlar 343
8.2.3. Öneriler 345
9. KAYNAKLAR 348
10. EK 364
X A : Kesit Alanı, mm2
Ach : Perde duvarı enkesit alanı, mm2
As : Etriye donatısı alanı, mm2
Ash : Perde duvarı yatay donatı oranı
Ast : Kolon boyuna donatısı alan, mm2
bc : Kolon kesit genişliği, mm
bw : Kiriş veya perde duvarı kalınlığı, mm
d : Kiriş ya da perde duvar faydalı yüksekliği (0.8 x lw), mm
dc : Kesitin faydalı yüksekliği, mm
de : Çerçeve kolonlarının eksenleri arasındaki fark, mm
fc : Beton basınç dayanımı, MPa
fc(ort) : Çerçeve ve perdenin ortalama beton basınç dayanımı, MPa
fc, 3gün : 3 günlük beton basınç dayanımı, MPa
fc, 7gün : 7 günlük beton basınç dayanımı, MPa
fc, 28gün : 28 günlük beton basınç dayanımı, MPa
fcr : Çatlanmış kesit beton basınç dayanımı, MPa
fct : Betonun eksenel çekme dayanımı,
c
f 35 .
0 MPa
fctf : Betonun eğilmede çekme dayanımı
c
f 7 .
0 , MPa
fsy : Kolon, kiriş ya da perde duvar boyuna donatısı akma dayanımı,
MPa
fsy(ort) : Ortalama boyuna donatı akma dayanımı, MPa
fswy : Etriye donatısı akma dayanımı, MPa
E : Elastisite modülü, MPa Ec : Beton elastisite modülü, MPa
H : Çerçeve yüksekliği, mm Hcr : Kritik perde yüksekliği, mm
h : Kat ve perde duvarı yüksekliği, mm hi : Binanın i’inci katının kat yüksekliği, mm
Ι : Kesit atalet momenti, mm2
XI lw : Perde duvarı genişliği, mm
M : Moment, Nmm
Mmax : Maksimum Moment, Nmm
N : Deney elemanlarına uygulanan eksenel kuvvet, N s : Etriye donatısı aralığı, mm
Vc : Kolonda betonun taşıdığı kesme kuvveti, N
Vcfr : Đlk eğilme çatlağı yükü, N
Vetriye : Kolonda etriye donatısının taşıdığı kesme kuvveti, N
Vkolon : Kolonun kesme kuvveti taşıma kapasitesi, N
Vr : Hesaplanan yatay yük taşıma kapasitesi, N
Vsh : Đlk kesme çatlağı yükü, N
Vu : Maksimum kesme kuvveti, N
Vu(perde) : Perde duvarı tarafından karşılanan maksimum kesme kuvveti, N
y : Kesit tarafsız ekseninin dış beton lifine olan uzaklığı, mm τ : Perde duvarında kesme gerilmesi, MPa
τc : Perde duvarı betonu tarafından taşınan kesme gerilmesi, MPa
τb : Perde duvarı donatısı tarafından taşınan kesme gerilmesi, MPa
τu : Perde duvarı tarafından taşınan toplam kesme gerilmesi, MPa
ρ : Kiriş ya da perde duvarı yatay donatı oranı ρmin : Minimum donatı oranı
ρsh : Perde duvarı enine donatı oranı
ρt : Kolon boyuna donatı oranı
ρv : Perde duvarı düşey donatı oranı
R : Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı ∆max : Maksimum kat ötelenmesi, mm
∆i : Binanın i’inci katındaki azaltılmış göreli kat ötelenmesi, mm
δimax : Binanın i’inci katındaki maksimum etkin göreli kat ötelenmesi,
mm
δ : Yatay deplasman, mm δ/h : Kat ötelenme oranı
XII ε : Birim şekildeğiştirme
εcu : Betonun ezilme birim şekildeğiştirmesi
φ : Donatı çapı, mm
φL : Boyuna donatı çapı, mm
φs : Etriye donatısı çapı, mm
γ : Kesme şekil değiştirmesi
XIII
Çizelge 1.1. Türkiye’de depremlerde yıkılan bina açısından ekonomik kayıplar 2 Çizelge 1.2. Türkiye’de son 100 yıl içinde olan depremler 3 Çizelge 3.1. Deney numunelerinin genel özellikleri 76 Çizelge 3.2. Betonarme çerçeve betonlarının ait malzeme karışım oranı 92 Çizelge 3.3. Deney numunelerinde ortalama beton basınç dayanımları 95 Çizelge 3.4. Deney numunelerinde kullanılan donatı çubuklarının özellikleri 97 Çizelge 3.5. Perde duvar betonlarının malzeme karışım oranı 108 Çizelge 3.6. Perde duvarda kullanılan betonun basınç dayanımları 110 Çizelge 3.7. 1. Grup çerçeve-kenar kolon özellikleri 113 Çizelge 3.8. 2. Grup çerçeve-kenar kolon özellikleri 114 Çizelge 3.9. 1. Grup çerçeve-orta kolon özellikleri 115 Çizelge 3.10. 2. Grup çerçeve-orta kolon özellikleri 116 Çizelge 3.11. 1. ve 2. Grup çerçeveler için kiriş özellikleri 117 Çizelge 3.12. 1. ve 2. Grup çerçeveler için kiriş özellikleri 118
Çizelge 4.1. Deplasman ölçer dağılımı 131
Çizelge 4.2. Deney numuneleri için SAP2000 pushover analiz ile belirlenen akma yükü ve deplasman değerleri
134
Çizelge 4.3. Yatay kuvvet ile moment arasında katsayının bulunması 142 Çizelge 5.1. Kolonlarda başlangıç normal kuvvet seviyesi 157 Çizelge 5.2. 1 nolu deney numunesinin özellikleri 159 Çizelge 5.3. 1 nolu deney numunesinde her çevrimde gözlenen davranış 162 Çizelge 5.4. 2 nolu deney numunesinin genel özellikleri 180 Çizelge 5.5. 2 nolu deney numunesinde her çevrimde gözlenen davranış 184 Çizelge 5.6. 3 nolu deney numunesinin özellikleri (Güçlendirilmemiş çerçeve
özellikleri)
202
Çizelge 5.7. 3 nolu deney numunesinin özellikleri (Dış perde duvar özellikleri) 202 Çizelge 5.8. 3 nolu deney numunesinde her çevrimde gözlenen davranış 206 Çizelge 5.9. 4 nolu deney numunesinin özellikleri (Güçlendirilmemiş çerçeve
özellikleri)
228
XIV
Çizelge 6.2. Deney numunelerinin yatay yük taşıma kapasitesi ile ilgili deneysel sonuçlar (2. Deney numunesine göre)
276
Çizelge 6.3. Deney numunelerinin rijitlikleri ile ilgili deneysel sonuçlar (1. Deney numunesine göre)
277
Çizelge 6.4. Deney numunelerinin rijitlikleri ile ilgili deneysel sonuçlar (2. Deney numunesine göre)
278
Çizelge 6.5. Deney numunelerinin ileri çevrim rijitlikler değerleri 279 Çizelge 6.6. Deney numunelerinin kümülatif tüketilen ile ilgili deneysel
sonuçlar (1. Deney numunesine göre)
281
Çizelge 6.7. Deney numunelerinin kümülatif tüketilen ile ilgili deneysel sonuçlar (2. Deney numunesine göre)
281
Çizelge 6.8. Deney numunelerinin kümülatif tüketilen ile ilgili deneysel sonuçlar (ileri çevrimlere göre)
282
Çizelge 7.1. Betonarme kirişlerde plastik mafsal dönmeleri için modelleme parametreleri ve sayısal kabul kriterleri (ATC-40 ve FEMA-273 / 356 )
289
Çizelge 7.2. Betonarme kolonlarda plastik mafsal dönmeleri için modelleme parametreleri ve sayısal kabul kriterleri (ATC-40 ve FEMA-273 / 356 )
290
Çizelge 7.3. Betonarme perdelerde plastik mafsal dönmeleri için modelleme parametreleri ve sayısal kabul kriterleri (ATC-40 ve FEMA-273 / 356)
291
Çizelge 7.4. 1 nolu deney numunesinin statik ime analizinde her adımda oluşan mafsallaşmalar ve deplasman (mm), tepe yükü (kN) değerleri
294
Çizelge 7.5. 1 nolu deney numunesi için plastik mafsal sayıları ve plastik mafsalların durumları
295
Çizelge 7.6. 2 nolu deney numunesi için plastik mafsal sayıları ve plastik mafsalların durumları
296
Çizelge 7.7. 2 nolu deney numunesinin statik itme analizinde her adımda oluşan mafsallaşmalar ve deplasman (mm), tepe yükü (kN) değerleri
XV
Çizelge 7.9. 3 nolu deney numunesinin statik itme analizinde her adımda oluşan mafsallaşmalar ve deplasman (mm), tepe yükü (kN) değerleri
300
Çizelge 7.10. 4 nolu deney numunesi için plastik mafsal sayıları ve plastik mafsalların durumları
302
Çizelge 7.11. 4 nolu deney numunesinin statik itme analizinde her adımda oluşan mafsallaşmalar ve deplasman (mm), tepe yükü (kN) değerleri
303
Çizelge 7.12. Deney numunelerinde ilk eğilme çatlağı yükü (kN) 307 Çizelge 7.13. Dış perde duvarda ilk eğilme çatlağı yükü (kN) 308 Çizelge 7.14. Perdelerde ilk kesme çatlağı yükü (kN) 310 Çizelge 7.15. Perde duvarın tabanında oluşan maksimum kesme gerilmeleri 312 Çizelge 7.16. Yatay yük taşıma kapasitesi (kN) (Vallenas, Bertero ve Popov’un
Yaklaşımı)
314
Çizelge 7.17. Yatay yük taşıma kapasitesi (kN) (Vallenas, Bertero ve Popov’un Yaklaşımı)
315
Çizelge 7.18. Yatay yük taşıma kapasitesi (kN) (Barda’nın Yaklaşımı) 317 Çizelge 7.19. Yatay yük taşıma kapasitesi (kN) (Benjamin ve Williams’ın
Yaklaşımı)
319
Çizelge 7.20. Yatay yük taşıma kapasitesi (kN) (TS-500 ve TDY-98 (ya da 2006))
321
Çizelge 7.21. Kat ötelenme oranları (akma yükü için) (TDY-98 (ya da 2006)) 322 Çizelge 7.22. Kat ötelenme oranları (maksimum yük için) (TDY-98 (ya da
2006))
323
Çizelge 7.23. Kat ötelenme oranları (deney sonu için) (TDY-98 (ya da 2006)) 323 Çizelge 7.24. Performans seviyelerine göre deformasyon limitleri 324 Çizelge 7.25. 1. yaklaşıma göre deney numunelerinin ötelenme (deplasman)
süneklik katsayıları (ileri çevrim)
326
Çizelge 7.26. 1. yaklaşıma göre deney numunelerinin ötelenme (deplasman) süneklik katsayıları (geri çevrim)
326
Çizelge 7.27. 2. yaklaşıma göre deney numunelerinin ötelenme (deplasman) süneklik katsayıları (ileri çevrim)
326
XVI
Çizelge 10.2 Boş çerçeve deney numunelerinin ortalama beton basınç dayanımları
365
Çizelge 10.3 Dış perde duvar elemanlarının ortalama beton basınç dayanımları 365 Çizelge 10.4 Bütün deney numunelerine ait dayanım özellikleri 369 Çizelge 10.5 Bütün deney numunelerine ait rijitlik özellikleri 371 Çizelge 10.6 Bütün deney numunelerine ait toplam tüketilen enerji değerleri 373
XVII
Şekil 1.1. Sismik iyileştirme stratejisi 8
Şekil 1.2. Kolon kesme kapasitesini artırmaya yönelik çelik şerit ve lif takviyeli elemanlarla yapılan güçlendirme
10
Şekil 1.3. Tipik güçlendirme yöntemleri 11
Şekil 1.4. Betonarme çerçevelerin yeni elemanlar ile güçlendirilmesi 14 Şekil 1.5. Dış perde duvar uygulaması, Pendik-Đstanbul (SGM) 14 Şekil 1.6. Çerçeveler üzerinde yapılmış çeşitli güçlendirme tekniklerinin kesme
kuvveti taşıma kapasitesi açısından karşılaştırılması
15
Şekil 1.7. Đyileştirme ile yatay yük taşıma kapasitesi ve rijitlikdeki değişim 16
Şekil 3.1. Kolonlarda karşılıklı etki diyagramı 76
Şekil 3.2. Betonarme çerçeve deney elemanlarının boyutları 78 Şekil 3.3. Çerçeve numunelerinin donatı detayları: 1. grup numuneler 81 Şekil 3.4. Çerçeve numunelerinin donatı detayları: 2. grup numuneler 82 Şekil 3.5. 1. grup numunelerinin birleşim donatı detayları 83 Şekil 3.6. 2. grup numunelerinin birleşim donatı detayları 84
Şekil 3.7. 1. Grup numunelerin donatı şeması 85
Şekil 3.8. 2. Grup numunelerin donatı şeması 85
Şekil 3.9. 1 .ve 2. grup numunelerin kat kirişi kesitleri ve donatı detayları 86 Şekil 3.10. 1 .ve 2. grup numunelerin kolon kesitleri ve donatı detayları 86 Şekil 3.11. 1. ve 2. Grup numuneler için kolon boyuna donatı detayları 87 Şekil 3.12. 1 .ve 2. grup numuneleri için temel donatı detayları ve kesitleri 88
Şekil 3.13. Çerçeve kalıp ve donatıları-1. Grup 88
Şekil 3.14. Çerçeve kalıp ve donatıları-2. Grup 89
Şekil 3.15. Beton dökülmeden önce çerçeve numunelerinin durumu 90 Şekil 3.16. Beton döküldükten sonra çerçeve numunelerinin durumu 91 Şekil 3.17. Çerçeve betonunda kullanılan agreganın granülometri eğrisi 92 Şekil 3.18. Çerçeve betonu için yapılan kıvam deneyi 93 Şekil 3.19. Çerçeve numunelerinin beton döküm işlemi 93
Şekil 3.20. Çerçeve numunelerinin bakımı 94
Şekil 3.21. Silindir numunelerinin test edilişi 95
XVIII
Şekil 3.25. Yatay konumda betonu dökülen numunelerin düşey konuma getirilmesi için kullanılan düzenek
99
Şekil 3.26. Yatay konumda betonu dökülen numunelerin vinç yardımıyla düşey konuma getirilmesi
99
Şekil 3.27. Laboratuarın içine vinç yardımıyla yerleştirilen deney numunesi 100 Şekil 3.28. Ankraj çubuklarının yerleştirilme aşamaları (a,b,c) 102
Şekil 3.29. Ankraj yerleşim planı 103
Şekil 3.30. Kritik perde yüksekliği boyunca perde duvarın donatı detayı 106 Şekil 3.31. Kritik perde yüksekliği dışında perde duvarın donatı detayı 106
Şekil 3.32. Hazırlanmış perde duvar donatıları 107
Şekil 3.33. Çerçeveye bağlanmış olan perde duvar donatıları 107 Şekil 3.34. Perde duvarı betonunda kullanılan agreganın granülometri eğrisi 109 Şekil 3.35. Güçlendirme perdesi betonunda kullanılan katkı maddesi
Sika-HE200
109
Şekil 3.36. Güçlendirme perdesinin oluşturulması işlemleri 110 Şekil 3.37. Betonarme çerçeve numunelerindeki elemanların numaralandırılması 112
Şekil 4.1. Çelik platform üretimi 120
Şekil 4.2. Numune üzerinde mesnetlenme için bırakılan delik yerleri 121 Şekil 4.3. Deney düzeneğinde çelik küre, transmisyon milleri ve manşonlar 122 Şekil 4.4. Kolonlara düşey (eksenel) yük uygulamak için tasarlanan makara ve
halat sistemi
123
Şekil 4.5. Deneylerde kullanılan rijit yükleme çerçevesinin şematik görünümü 123 Şekil 4.6. Rijit yükleme çerçevesi ve rijit platformun genel görünüşü 124 Şekil 4.7. Deneylerde kullanılan yatay yük ölçüm düzeneği 125 Şekil 4.8. Deneylerde kullanılan düşey yük ölçüm düzeneği 126 Şekil 4.9. Deneylerde kullanılan düzenek ve yükleme sistemi 126 Şekil 4.10. Yük ve yer değiştirme okumalarını değerlendiren 36 kanallı veri
aktarım sistemi ve bilgisayar düzeneği
128
Şekil 4.11. Güçlendirilmemiş çerçeve numuneleri için deneylerde kullanılan ölçüm düzeneği a) LVDT yerleşimi b) Şematik Görünüş
129
XIX klavuzu)
Şekil 4.14 1. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen yük
134
Şekil 4.15. 1. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen deplasman
135
Şekil 4.16. 2. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen yük
135
Şekil 4.17. 2. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen deplasman
136
Şekil 4.18. 3. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen yük
136
Şekil 4.19. 3. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen deplasman
137
Şekil 4.20. 4. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen yük
137
Şekil 4.21. 4. deney numunesi için uygulanan yükleme programında çevrimlerde öngörülen deplasman
138
Şekil 4.22. Net yatay deplasmanın hesaplanması 139
Şekil 4.23. Kolonlarda eğrilik hesabı için LVDT yerleşimi 140 Şekil 4.24. Çerçeve yüklerinden kolon moment-eğrilik grafiğine geçiş 142 Şekil 4.25. Perde duvardaki birim boy değişiminin bulunması 143 Şekil 4.26. Yük uygulanmasından önce ve sonra perde üzerindeki LVDT
noktalarının yeni konumu
143
Şekil 4.27. Başlangıç rijitlik değerlerinin belirlenmesi 146 Şekil 4.28. Maksimum yük rijitlik değerlerinin belirlenmesi 146 Şekil 4.29. Deney sonu rijitlik değerlerinin belirlenmesi 146 Şekil 4.30. Sadece ileri çevrim düşünülerek rijitlik değerinin belirlenmesi 147
Şekil 4.31. Sistem tarafından tüketilen enerji 148
Şekil 4.32. Toplam tüketilen enerji grafiği değerlerinin hesaplanması 149
Şekil 4.33. Eğrilik sünekliği 150
XX
Şekil 5.2. Kolon tabanında eğrilik ölçümü (Üstten görünüş) 155 Şekil 5.3. Perde tabanında şekil değiştirme ölçüm düzeneği 156 Şekil 5.4. Perde gövdesinde kesme deformasyonu ölçümü için LVDT yerleşimi 156 Şekil 5.5. Betonarme deney numunelerindeki elemanların isimlendirilmesi
(numaralandırılması)
158
Şekil 5.6. 1 nolu deney numunesinin deneyden önceki görünüşü 159 Şekil 5.7. 1 nolu deney numunesinin yükleme geçmişi a) Yatay yüke göre b)
Tepe deplasmanına göre
160
Şekil 5.8. 1 nolu deney numunesinde K102 kirişi sağ mesnetinde oluşan 1 nolu çatlak (elastik sınır)
161
Şekil 5.9. 1 nolu deney numunesinde S102 kolonu sol alt ucunda oluşan 6 nolu çatlak (yük; 17.5 kN, deplasman; -2.57 mm)
166
Şekil 5.10. 1 nolu deney numunesinin akma konumunda düğüm noktalarındaki hasar durumu
167
Şekil 5.11. 1 nolu deney numunesinin pilye kırım bölgesinde meydana gelen çatlamalar
167
Şekil 5.12. 1 nolu deney numunesinin maksimum yük anında ki görünüşü 168 Şekil 5.13. 1 nolu deney numunesinin maksimum yüklemede hasar durumu
(şematik olarak)
169
Şekil 5.14. 1 nolu deney numunesinin deney sonu görünüşü 169 Şekil 5.15. 1 nolu deney numunesinin deney sonrası hasar durumu (şematik
olarak)
170
Şekil 5.16. 1 nolu deney numunesinin göçme konumunda düğüm noktalarındaki hasar durumu
171
Şekil 5.17. 1 nolu deney numunesine ait yatay yük-tepe deplasmanı grafiği 172 Şekil 5.18. 1 nolu deney numunesine ait yatay yük- 1. kat deplasmanı grafiği 172 Şekil 5.19. 1 nolu deney numunesine ait yatay yük-2. kat ötelenme oranı grafiği 173 Şekil 5.20. 1 nolu deney numunesine ait yatay yük-1. kat ötelenme oranı grafiği 173 Şekil 5.21. 1 nolu deney numunesine ait yatay yük-toplam ötelenme oranı
grafiği
174
XXI eğrilik grafiği
Şekil 5.25. 1 nolu deney numunesine ait S102 kolonunun tabanındaki moment-eğrilik grafiği
176
Şekil 5.26. 1 nolu deney numunesine ait yatay S103 kolonunun tabanındaki moment-eğrilik grafiği
176
Şekil 5.27. 1 nolu deney numunesine ait 2. kat rijitlik azalım grafiği 177 Şekil 5.28. 1 nolu deney numunesine ait 1. kat rijitlik azalım grafiği 177 Şekil 5.29. 1 nolu deney numunesinde kenar kolonlara uygulanan düşey yükün
deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b x h x fc) sınırları
178
Şekil 5.30. 1. Deney numunesinde orta kolona uygulanan düşey yükün deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b x h x fc)
sınırları
178
Şekil 5.31. 1 nolu deney numunesine ait tüketilen enerji- 2. kat ötelenme oranı grafiği (Her çevrim için ayrı ayrı hesaplanmıştır)
179
Şekil 5.32. 1 nolu deney numunesine ait kümülatif toplam tüketilen enerji-kümülatif toplam 2. kat ötelenme oranı grafiği
179
Şekil 5.33. 2 nolu deney numunesinin deneyden önceki görünüşü 181 Şekil 5.34. 2 nolu deney numunesinin yükleme geçmişi a) Yatay yüke göre b)
Tepe deplasmana göre
182
Şekil 5.35. 2 nolu deney numunesinde K101 kirişi sol mesnetinde oluşan 1 nolu çatlak (elastik sınır)
183
Şekil 5.36. 2 nolu deney numunesinde K102 kirişinin sağ mesnetinde oluşan 2 nolu çatlak (elastik sınır)
183
Şekil 5.37. 2 nolu deney numunesinde S 103 kolonunun sol üstünde oluşan 3 nolu çatlak (elastik sınır)
184
Şekil 5.38. 2 nolu Deney numunesinde akma konumundaki hasar durumu 188 Şekil 5.39. 2 nolu deney numunesinin pilye kırım bölgesinde meydana gelen
çatlamalar
189
Şekil 5.40. 2 nolu Deney numunesinin maksimum yük anındaki görünüşü 189 Şekil 5.41. 2 nolu deney numunesinin maksimum yüklemede hasar durumu 190
XXII
Şekil 5.43. 2 nolu deney numunesinde göçme konumundaki hasar durumu 191 Şekil 5.44. 2 nolu deney numunesinin deney sonrası hasar durumu (şematik
olarak)
192
Şekil 5.45. 2 nolu deney numunesine ait yatay yük-tepe deplasmanı grafiği 193 Şekil 5.46. 2 nolu deney numunesine ait yatay yük-1.kat deplasmanı grafiği 193 Şekil 5.47. 2 nolu deney numunesine ait yatay yük-2. kat ötelenme oranı grafiği 194 Şekil 5.48. 2 nolu deney numunesine ait yatay yük-1. kat ötelenme oranı grafiği 194 Şekil 5.49. 2 nolu deney numunesine ait yatay yük-toplam ötelenme oranı
grafiği
195
Şekil 5.50. 2 nolu deney numunesine ait 2. kat dayanım zarfı grafiği 195 Şekil 5.51. 2 nolu deney numunesine ait 1. kat dayanım zarfı grafiği 196 Şekil 5.52. 2 nolu deney numunesine ait S101 kolonunun tabanındaki
moment-eğrilik grafiği
196
Şekil 5.53. 2 nolu deney numunesine ait S102 kolonunun tabanındaki moment-eğrilik grafiği
197
Şekil 5.54. 2 nolu deney numunesine ait S103 kolonunun tabanındaki moment-eğrilik grafiği
197
Şekil 5.55. 2 nolu deney numunesine ait 2. kat rijitlik azalım grafiği 198 Şekil 5.56. 2 nolu deney numunesine ait 1. kat rijitlik azalım grafiği 198 Şekil 5.57. 2 nolu deney numunesinde kenar kolonlara uygulanan düşey yükün
deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b x h x fc) sınırları
199
Şekil 5.58. 2 nolu deney numunesinde orta kolona uygulanan düşey yükün deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b h x fc) sınırları
199
Şekil 5.59. 2 nolu deney numunesine ait tüketilen enerji- 2. kat ötelenme oranı grafiği (Her çevrim için ayrı ayrı hesaplanmıştır)
200
Şekil 5.60. 2 nolu deney numunesine ait kümülatif toplam tüketilen enerji-kümülatif toplam 2. kat ötelenme oranı grafiği
200
Şekil 5.61. 3 nolu deney numunesinin deneyden önceki görünüşü 203 Şekil 5.62. 3 nolu deneyin numunesinin yükleme geçmişi 204
XXIII 1 nolu çatlak (elastik sınır)
Şekil 5.64. 3 nolu deney numunesinde S202 kolonunun sol üst köşesinde oluşan 2 nolu çatlak (elastik sınır)
205
Şekil 5.65. 3 nolu deney numunesinde K 102 kirişinin sağ mesnetinde altta oluşan 3 nolu çatlak (elastik sınır)
205
Şekil 5.66. 3 nolu deney numunesinde K 101 kirişinin mesnetinde sol üstte oluşan 4 nolu çatlak (elastik sınır)
206
Şekil 5.67. 3 nolu deney numunesinde K 101 kirişinin sağ mesnetinde altta ve K102 kirişinin sol mesnetinde üstte oluşan 5 ve 6 nolu çatlaklar (elastik sınır)
206
Şekil 5.68. 3 nolu deney numunesinde akma konumundaki hasar durumu 212 Şekil 5.69. 3 nolu deney numunesinde kirişlerde pilye büküm bölgelerinde
meydana gelen çatlaklar
213
Şekil 5.70. 3 nolu deney numunesinde maksimum yük durumunda perdede oluşan hasarlar
213
Şekil 5.71. 3 nolu deney numunesinde maksimum yük durumunda sistemde oluşan hasarlar
214
Şekil 5.72. 3 nolu deney numunesinin maksimum yüklemedeki hasar durumu (şematik olarak)
214
Şekil 5.73. Perde uç donatılarının durumu (11 çevrimden sonra) 215 Şekil 5.74. Perde-temel ve eski temel-yeni temel ayrılması (13. çevrimden
sonra, deney sonu)
215
Şekil 5.75. 3 nolu deney numunesinin deney sonu görünüşü 216 Şekil 5.76. 3 nolu deney numunesinin deney sonrası hasar durumu (şematik
olarak)
216
Şekil 5.77. 3 nolu deney numunesinin birleşim bölgelerinin deney sonu görünüşü
217
Şekil 5.78. 3 nolu deney numunesine ait yatay yük-tepe deplasmanı grafiği 218 Şekil 5.79. 3 nolu deney numunesine ait yatay yük- 1. kat deplasmanı grafiği 218 Şekil 5.80. 3 nolu deney numunesine ait yatay yük-2. kat ötelenme oranı grafiği 219 Şekil 5.81. 3 nolu deney numunesine ait yatay yük-1. kat ötelenme oranı grafiği 219
XXIV
Şekil 5.83. 3 nolu deney numunesine ait 2. kat dayanım zarfı grafiği 220 Şekil 5.84. 3 nolu deney numunesine ait 1. kat dayanım zarfı grafiği 221 Şekil 5.85. 3 nolu deney numunesine ait S101 kolonunun tabanındaki
moment-eğrilik grafiği
221
Şekil 5.86. 33 nolu deney numunesine ait S102 kolonunun tabanındaki moment-eğrilik grafiği
222
Şekil 5.87. 3 nolu deney numunesine ait 2. kat rijitlik azalım grafiği 222 Şekil 5.88. 3 nolu deney numunesine ait 1. kat rijitlik azalım grafiği 223 Şekil 5.89. 3 nolu deney numunesinde kenar kolonlara uygulanan düşey yükün
deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b x h x fc) sınırları
223
Şekil 5.90. 3 nolu deney numunesinde orta kolona uygulanan düşey yükün deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b x h x fc) sınırları
224
Şekil 5.91. 3 nolu deney numunesine ait 2. kat yatay yük(kesme kuvveti) - kesme deplasmanı grafiği
224
Şekil 5.92. 3 nolu deney numunesine ait 2. kat yatay yük (kesme kuvveti) - kesme şekil değiştirmesi grafiği
225
Şekil 5.93. 3 nolu deney numunesine ait tüketilen enerji- 2. kat ötelenme oranı grafiği (Her çevrim için ayrı ayrı hesaplanmıştır)
225
Şekil 5.94. 3. Deney numunesine ait kümülatif toplam tüketilen enerji-kümülatif toplam 2. kat ötelenme oranı grafiği
226
Şekil 5.95. 3 nolu deney numunesine ait temel üstünden 100 mm yukarıdaki perde duvar kesitinde her bir yatay yük için birim şekil değiştirme grafiği
226
Şekil 5.96. 4 nolu deney numunesinin deneyden önceki görünüşü 229 Şekil 5.97. 4 nolu deney numunesinin yükleme geçmişi a) Yatay yüke göre b)
Tepe deplasmana göre
230
Şekil 5.98. 4 nolu deney numunesinde K101 kirişinin sol mesnetinde üstte oluşan 1 nolu çatlak (elastik sınır)
231
XXV
Şekil 5.101. 4 nolu deney numunesinde kirişlerde pilye büküm bölgesinde meydana gelen çatlaklar
237
Şekil 5.102. 4 nolu deney numunesinde maksimum yük durumda perdede oluşan hasarlar
238
Şekil 5.103. 4 nolu deney numunesinde maksimum yük durumunda sistemde oluşan hasarlar
238
Şekil 5.104. 4 nolu deney numunesinin maksimum yüklemedeki hasar durumu (şematik olarak)
239
Şekil 5.105. Perde uç donatılarının durumu (13. çevrimden sonra) 240 Şekil 5.106. Perde-temel ve eski temel-yeni temel ayrılması (14. çevrimden
sonra, deney sonu)
240
Şekil 5.107. 4 nolu deney numunesinin deney sonu görünüşü 241 Şekil 5.108. 4 nolu deney numunesinin deney sonrası hasar durumu (şematik
olarak)
241
Şekil 5.109. 4 nolu deney numunesinin birleşim bölgelerinin deney sonu görünüşü
242
Şekil 5.110. 4 nolu deney numunesine ait yatay yük-tepe deplasmanı grafiği 243 Şekil 5.111. 4 nolu deney numunesine ait yatay yük-ara kat deplasmanı grafiği 243 Şekil 5.112. 4 nolu deney numunesine ait yatay yük-2. kat ötelenme oranı grafiği 244 Şekil 5.113. 4 nolu deney numunesine ait yatay yük-1. kat ötelenme oranı grafiği 244 Şekil 5.114. 4 nolu deney numunesine ait yatay yük-toplam ötelenme oranı
grafiği
245
Şekil 5.115. 4 nolu deney numunesine ait 2. kat dayanım zarfı grafiği 245 Şekil 5.116. 4 nolu deney numunesine ait 1. kat dayanım zarfı grafiği 246 Şekil 5.117. 4. Deney numunesine ait S101 kolonunun tabanındaki moment-
eğrilik grafiği
246
Şekil 5.118. 4 nolu deney numunesine ait S102 kolonunun tabanındaki moment-eğrilik grafiği
247
Şekil 5.119. 4 nolu deney numunesine ait üst kat rijitlik azalım grafiği 247 Şekil 5.120. 4 nolu deney numunesine ait alt kat rijitlik azalım grafiği 248 Şekil 5.121 4 nolu deney numunesinde kenar kolonlara uygulanan düşey yükün 248
XXVI
Şekil 5.122. 4 nolu deney numunesinde orta kolona uygulanan düşey yükün deney süresince değişimi ve düşey yük için belirlenen (0.10~0.15 b x h x fc) sınırları
249
Şekil 5.123 4 nolu deney numunesine ait 1. kat yatay yük (kesme kuvveti)-kesme şekil değiştirmesi grafiği
249
Şekil 5.124 4 nolu deney numunesine ait 2. kat yatay yük (kesme kuvveti) – kesme şekil değiştirmesi grafiği
250
Şekil 5.125 4 nolu deney numunesine ait tüketilen enerji- 2. kat ötelenme oranı grafiği (Her çevrim için ayrı ayrı hesaplanmıştır)
250
Şekil 5.126 4 nolu deney numunesine ait kümülatif toplam tüketilen enerji-kümülatif toplam 2. kat ötelenme oranı grafiği
251
Şekil 5.127 4 nolu deney numunesine ait temel üstünden 100 mm yukarıdaki perde duvar kesitinde her bir yatay yük için birim şekil değiştirme grafiği
251
Şekil 6.1. 1. ve 2. deneylerin yükleme geçmişleri (yatay yüke göre) 253 Şekil 6.2. 1. ve 2. deneylerin yükleme geçmişleri (tepe deplasmanına göre) 254 Şekil 6.3. 1. ve 2. deney numunelerinin yatay yük – tepe deplasmanı zarf
eğrileri
255
Şekil 6.4. 1. ve 2. deney numunelerinin yatay yük – 1. kat deplasmanı zarf eğrileri
255
Şekil 6.5. 1. ve 2. deney numunelerinin rijitlik azalım eğrileri 256 Şekil 6.6. 1. ve 2. deneylerin tüketilen enerji-deplasman grafikleri 257 Şekil 6.7. 1. ve 2. deney numunelerinin kümülatif toplam enerji – kümülatif
toplam deplasman oranı grafikleri
258
Şekil 6.8. 1. ve 3. deneylerin yükleme geçmişleri (yatay yüke göre) 259 Şekil 6.9. 1. ve 3. deneylerin yükleme geçmişleri (tepe deplasmana göre) 259 Şekil 6.10. 1. ve 3. deney numuneleri yatay yük – tepe deplasmanı zarf eğrileri 260 Şekil 6.11. 1. ve 3. deney numunelerinin yatay yük – 1. kat deplasmanı zarf
eğrileri
261
Şekil 6.12. 1. ve 3. deney numunelerinin rijitlik azalım eğrileri 262 Şekil 6.13. 1. ve 3. deney numunelerinin tüketilen enerji-deplasman oranı 263
XXVII
kümülatif toplam deplasman oranı grafikleri
Şekil 6.15. 3. ve 4. deneylerin yükleme geçmişleri (yatay yüke göre) 264 Şekil 6.16. 3. ve 4. deneylerin yükleme geçmişleri (tepe deplasmanına göre) 265 Şekil 6.17. 3. ve 4. deney numunelerinin yatay yük – tepe deplasmanı zarf
eğrileri
265
Şekil 6.18. 3. ve 4. deney numunelerinin yatay yük – 1. kat deplasmanı zarf eğrileri
266
Şekil 6.19. 3. ve 4. deney numunelerinin rijitlik azalım eğrileri 267 Şekil 6.20. 3. ve 4. deney numunelerinin tüketilen enerji - 2. kat deplasman
oranı grafikleri
267
Şekil 6.21. 3. ve 4. deneylerin kümülatif toplam tüketilen enerji – kümülatif toplam 2. kat deplasman oranı grafikleri
268
Şekil 6.22. 2. ve 4. deneylerin yükleme geçmişleri (yatay yüke göre) 269 Şekil 6.23. 2. ve 4. deneylerin yükleme geçmişleri (tepe deplasmanına göre) 269 Şekil 6.24. 2. ve 4. deney numunelerinin yatay yük – tepe deplasmanı zarf
eğrileri
270
Şekil 6.25. 2. ve 4. deney numunelerinin yatay yük – 1. kat deplasmanı zarf eğrileri
270
Şekil 6.26. 2. ve 4. deney numunelerinin rijitlik azalım eğrileri 271 Şekil 6.27. 2. ve 4. deney numunelerinin tüketilen enerji-deplasman oranı
grafikleri
272
Şekil 6.28. 2. ve 4. deney numunelerinin kümülatif toplam tüketilen enerji-toplam deplasman oranı grafikleri
272
Şekil 6.29. 1. 2. 3. ve 4. deneylerin yükleme geçmişleri (yatay yüke göre) 274 Şekil 6.30. 1. 2. 3. ve 4. deneylerin yükleme geçmişleri (tepe deplasmanına
göre)
274
Şekil 6.31. 1. 2. 3. ve 4. deney numunelerinin yatay yük – tepe deplasmanı zarf eğrileri
275
Şekil 6.32. 1. 2. 3. ve 4. deney numunelerinin yatay yük – 1. kat deplasmanı zarf eğrileri
275
XXVIII toplam deplasman grafikleri
Şekil 7.1. Đdealleştirilmiş kuvvet-deformasyon ilişkisi( FEMA-273 /356, 1997 ) 288 Şekil 7.2. Bir moment mafsalı için moment-dönme ilişkisi (SAP 2000 klavuzu) 293 Şekil 7.3. 1 nolu deney numunesinin SAP2000’de modeli 294 Şekil 7.4. 1 nolu deney numunesi için deneyden ve SAP2000 statik itme
analizinden elde edilen yatay yük-tepe deplasmanı grafiğinin karşılaştırması
295
Şekil 7.5. 2 nolu deney numunesinin SAP2000’de modeli 296 Şekil 7.6. 2 nolu deney numunesi için deneyden ve SAP2000 statik itme
analizinden elde edilen yatay yük-tepe deplasmanı grafiğinin karşılaştırması
298
Şekil 7.7. 3 nolu deney numunesinin SAP2000’de modeli 299 Şekil 7.8. 3 nolu deney numunesi için deneyden ve SAP2000 statik itme
analizinden elde edilen yatay yük-tepe deplasmanı grafiğinin karşılaştırması
301
Şekil 7.9. 4 nolu deney numunesinin SAP2000’de modeli 302 Şekil 7.10. 4 nolu deney numunesi için deneyden ve SAP2000 statik itme
analizinden elde edilen yatay yük-tepe deplasmanı grafiğinin karşılaştırması
304
Şekil 7.11. Deney numuneleri için SAP2000’den elde edilen plastik mafsal sıraları ve yerleri
304
Şekil 7.12. Deney numuneleri için SAP2000 statik itme analizinden elde edilen yatay yük-tepe deplasman grafikleri
305
Şekil 7.13. Dış perde duvarının ilk eğik asal çekme çatlakları oluştuğu anda genel görünümü (Eğik asal çekme çatlakları işaretlenmiştir)
309
Şekil 7.14. Betonarme perde duvarın kesme hesabında kullanılan kesme kuvveti 311 Şekil 7.15. Tipik çerçeve yatay yük-deplasman eğrisi 325 Şekil 7.16. 1 nolu deney numunesi için S101 kolonunda elde edilen analitik ve
deneysel moment-eğrilik ilişkileri
328
Şekil 7.17. 2 nolu deney numunesi için S101 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
XXIX
Şekil 7.19. 4 nolu deney numunesi için S101 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
330
Şekil 7.20. 1 nolu deney numunesi için S102 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
331
Şekil 7.21. 2 nolu deney numunesi için S102 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
331
Şekil 7.22. 3 nolu deney numunesi için S102 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
332
Şekil 7.23. 4 nolu deney numunesi için S102 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
332
Şekil 7.24. 1 nolu deney numunesi için S103 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
333
Şekil 7.25. 2 nolu deney numunesi için S103 kolonunda elde edilen analitik ve deneysel moment-eğrilik ilişkileri
1. GĐRĐŞ
Uzun yıllardır ve özellikle son yıllarda Türkiye’de meydana gelen depremler, yapılaşmanın da artmasıyla felakete dönüşmekte ve kentlerin alt ve üst yapılarını önemli ölçüde tehdit etmektedir. Deprem mühendisliğinin nispeten yeni bir mühendislik dalı olduğu göz önünde bulundurulacak olursa ve bu alandaki mevcut bilgi birikiminin büyük bir kısmının son 10 yılda kazanıldığı düşünülürse, çok sayıda yapının depreme karşı güçlendirmeye ihtiyacının olacağı kolayca görülebilir. Depreme karşı yetersiz yapıların tamamının yenilenmesi pratik olarak mümkün olmadığından, yapısal güçlendirme ve onarım yöntemleri son yıllarda daha popüler hale gelmiştir. Bu yöntemlerin temel amaçları ;
a) yapıların deprem yükü taşıma kapasitelerini, b) yapıların rijitliklerini,
c) yapıların elastik ötesi deformasyonlarını, artırmaktır.
Deprem yönetmeliklerinin temel felsefesi, hafif şiddetteki depremlerde binalarda yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir zarar görmemesi, orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluşabilecek hasarın onarılabilir düzeyde olması, şiddetli depremlerde ise binaların kısmen veya tamamen göçmesinin önlenmesi üzerine kurulmuştur. Bu felsefe dışında kapasiteye sahip olan veya deprem sonrası hasarlanmış binaların ise emniyetli duruma getirilmesi için onarılması, güçlendirilmesi ya da iyileştirilmesi gerekmektedir. Uluslararası literatürde “repair, retrofitting/upgrading/strenghening, rehabilitation,” olarak isimlendirilen “onarım, güçlendirme ve iyileştirme” terimleri deprem mühendisliğinin son yıllarda meydana gelen depremler ve binalarda oluşan deprem hasarları ile çok önemli hale gelmiştir. Güçlendirilen ya da onarılan binalarda temel hedef, binayı yönetmelik koşullarını sağlayacak deprem güvenliği seviyesine getirebilmektir.
Son yıllarda yapılan araştırmaların sonucu olarak, çok sayıda güçlendirme tekniği üretilmiş olmasına rağmen; bu yöntemlerin bir çoğunun pratik olarak uygulanması çok zor gözükmektedir. Günümüzde pratik, ekonomik ve bina kullanıcısını çok rahatsız etmeyen yöntemler önemli hale gelmiş ve araştırmalar giderek bu konu üzerine yönlenmiştir.
1.1. Betonarme Binalarda Depremlerden Sonra Gözlemlenen Hasar Biçimleri
Türkiye’nin alan olarak %96’sı ve nüfus olarak %98’i deprem bölgesinde bulunmasına karşın; deprem olgusu 17 Ağustos 1999 Marmara depremine kadar gündemde çok da fazla yer almayan bir konu idi. Gelişmiş ülkelerde orta büyüklükteki depremler sıradan bir olay olarak atlatabilirken, ülkemizde halen önemli doğal afetlerden biri olma özelliğini korumaktadır. Türkiye’de son yüzyıl içinde 500.000’e yakın sayıda bina, depremlerin etkisiyle tamamen yıkılmıştır. Ülke ekonomisinin sadece yıkılan binalar açısından uğradığı ortalama zarar miktarı Çizelge 1.1’de hesaplanmıştır. Büyüklüğü 7 (Ms)’den fazla olan depremlerin listesi
ise Çizelge 1.2’de verilmiştir. Çizelge 1.1 ve Çizelge 1.2’de listelenen hasarlı ya da tamamen yıkılmış binaların büyük çoğunluğunu betonarme binalar oluşturmaktadır. Betonarme binalarda bu kadar fazla yıkım oluşmasının altında yatan nedenler ise, aşağıda kısa başlıklar halinde özetlenmiştir.
a) Mimari tasarım hataları
Depremde hasar gören yapılarda göze çarpan en önemli kusur, yanlış mimari ve taşıyıcı sistem konfigürasyonu ile ilgili yapılan hatalardır. Deprem açısından sakıncalı bir mimariyi inşaat mühendisinin depreme dayanıklı hale getirmesi çok zor ve bazen imkansızdır. Bazı mimarlar tarafından öne sürülen kolaycı sav ise, depreme dayanıklı yapı felsefesinin mimari yaratıcılığı kısıtladığı yönündedir.
Çizelge 1.1. Türkiye’de depremlerde yıkılan binalar açısından ekonomik kayıplar (Doğangün, 2004) Bir Apartmanın Yaklaşık Oturum Alanı Ortalama Kat Sayısı Maliyet (YTL/m2) Yıkılan ya da ağır hasar gören
bina sayısı
Toplam maliyet (USD)
Çizelge 1.2. Türkiye’de son 100 yıl içinde olan depremler (Çağatay, 2005) G/A/Y Ms Yer Ölü Sayısı Ağır Hasarlı Binalar N E Derinlik (km) 09.08.1912 7.3 Mürefte 216 5540 40.6 27.2 16 31.03.1928 7 Đzmir-Torbalı 50 2100 38.18 27.8 10 06.05.1930 7.2 Hakkari 2514 3000 37.98 44.48 70 22.09.1939 7.1 Đzmir-Dikili 60 1235 39.07 26.94 10 26.12.1939 7.9 Erzincan 32962 116720 39.8 39.51 20 20.12.1942 7 Niksar-Erbaa 3000 32000 40.87 36.47 10 26.11.1943 7.2 Tosya-Ladik 2824 25000 41.05 33.72 10 01.02.1944 7.2 Bolu-Gerede 3959 20865 41.41 32.69 10 06.10.1944 7 Ayvalık-Edremit 27 1158 39.48 26.56 40 23.07.1949 7 Đ zmir-Karaburun 1 824 38.57 26.29 10 17.08.1949 7 Karlıova 450 3000 39.6 40.6 40 18.03.1953 7.4 Yenice-Gönen 265 9670 39.99 27.36 10 16.07.1955 7 Aydın-Söke 23 470 37.65 27.26 40 25.04.1957 7.1 Fethiye 67 3100 36.42 28.68 80 26.05.1957 7.1 Bolu-Abant 52 4201 40.67 31 10 06.10.1964 7 Manyas 23 5398 40.3 28.23 24 22.07.1967 7.2 Adapazarı 89 5569 40.67 30.69 33 28.03.1970 7.2. Gediz 1086 9452 39.21 29.51 18 24.11.1976 7.2 Caldıran-Muradiye 3840 9552 39.12 44.16 10 17.08.1999 7.4 Kocaeli 22000 50000 40.7 29.91 20 12.12.1999 7.3 Düzce 550 3000 40.79 31.21 11
b) Yumuşak kat ve/veya zayıf kat oluşumu
Çoğu binada özellikle zemin katların, nadiren de ara katların dükkan ve galeri yapılması amacıyla dolgu duvarların kaldırılması ile bu elemanların sağlayacağı ekstra rijitlik ortadan kalkmış olacak ve bu katlarda üst katlara göre yanal ötelenme daha fazla olacaktır.
c) Yüksek miktarda burulma
Deprem yönetmeliğinde önerilen, özellikle taşıyıcı sistemin hem planda hem de düşey doğrultuda simetrik ve basit olmasıdır. Böylece yapı elemanlarının maruz kalabileceği burulma momenti en aza indirilmiş olacaktır.
d) Yapı ağırlığının gereksiz yere arttırılması
Depremde yapıya gelen kuvvetler yapı ağırlığı ile orantılı olduğu için fonksiyonların yerine getirilmesi açısından bir zorunluluk olmadıkça gereksiz ağırlıklardan kaçınılmalıdır.
e) Kısa kolon oluşturulması
Özellikle okul ve hastane gibi yapıların koridorlarında kolondan kolona yapılan ve genellikle statik projede varlığı dikkate alınmayan bant pencereler kolonlarda gevrek kırılmaya neden olmaktadır.
f) Binalar arası derzlerin yetersizliği
Birbirlerine bitişik olarak inşa edilen, fakat aralarında yeterli aralıkta bir yapı derzi bulunmayan binalar, deprem titreşimleri sırasında birbirlerine çarparak ağır hasarlara uğrayabilirler.
g) Yeterli yanal rijitliğin sağlanmaması
Đkinci mertebe etkilerin azaltılması ve taşıyıcı olmayan eleman hasarlarının önlenmesi için yapının yanal ötelenmesi, yönetmelikte verilen maksimum değerlerin altına çekilmelidir.Yapılarda oluşabilecek fazla ötelenme, her iki doğrultuda yerleştirilecek perde duvarlarla önlenebilir.
h) Malzemenin etkin olmayan kullanımı
Yapı üretiminde inşaat mühendisinin sorumluluğu zemin etüdü, taşıyıcı sistem seçimi, proje tasarımı, inşaat süresince kontrol ile sınırlı kalmaz; malzeme seçimi ve denetimi de bu süreç içinde önemli yer tutar. Türkiye’de uygulamada kaliteli yapı malzemesi üretimi ve daha çok kullanımı konusunda yetersizlik bulunduğu aşikardır. Depremde hasar gören ve göçen binalarda bu yetersizliğin payı büyüktür. Düşey yükler altında yeterli gibi görünen düşük kalitedeki beton, özellikle deprem sırasında büyük hasarların kaynağı olabilir. Deprem sonrası yapılan gözlemlerde betonun donatıları sarmadığı, toz gibi dağıldığı, ufalandığı görülmüştür. Betonun sadece basınç dayanımına bakılarak kalitesinin tanımlanması ve böylece dayanıklılık testlerinin göz ardı edilmesi, ortaya çıkabilecek hasarların diğer bir sebebidir.
i) Detaylandırmadaki kusurlar
Depremlerde yapı sistemlerinin ayakta kalabilmesi, yeterli enerji tüketimleriyle mümkündür. Enerji tüketimini sünekliğe, sünekliği ise büyük ölçüde sargı donatısına bağlayabiliriz. Özellikle potansiyel mafsal oluşma bölgeleri olan kiriş ve kolon uçlarında (mafsalların kiriş uçlarında oluşması tercih edilmektedir), detaylandırma hataları sonucunda yeterli süneklik oluşmazsa ya da betonarme elemanların uç noktalarında dönme kapasiteleri sağlanamazsa, istenen süneklik oluşamaz. Betonarme yapılarda kolon ve kirişlerin mesnetlere yakın bölgelerinde etriyelerin sıklaştırılması ve çekme donatısının belirli sınırları aşmaması gibi önlemlerin birçok yapıyı genel göçme tehlikesinden kurtardığı gözlenmiştir. Donatı bindirme boylarının yetersiz olması, donatı bindirmesinin tümünün kritik kesitte yapılması, kolonlarda kesme kırılmasına dolayısıyla gevrek davranışa neden olmaktadır. Özellikle hasar görmüş binalarda gözlenen bazı detaylandırma kusurları şu şekilde özetlenebilir;
• Kolon ve kiriş uçlarının yeterli sarılmaması,
• Minimum ve maksimum donatı oranlarına uyulmaması, • Bindirme boylarının yetersiz olması ve bindirme, • Bölgesinde sargı donatısının bulunmaması, • Kenetlenme eksiklikleri.
j) Deprem etkisi altındaki zeminin davranışı
Depremlerde oluşan hasarlar, bir noktadan diğerine ve yerel zemine bağlı olarak büyük farklılıklar göstermektedir. Zemin tabakalarının tür, kalınlık, yeraltı su seviyesi gibi özelliklerinin kısa mesafeler içinde çok değişebilmesi, farklı bölgelerde yapılmış aynı tip yapılarda farklı derecelerde hasar oluşmasına yol açmaktadır. Zemin koşullarının yapılarda hasar oluşturacak etkileri ;
• Zemin tabakalarının sıvılaşması,
• Zemin tabakalarında göçmeler ve oturmalar,
• Zemin koşullarının deprem özelliklerini büyütmesi,
olarak özetlenebilir. Yerel zemin farklılıkları, yapının projelendirme ve üretim aşamasında göz önüne alınmalıdır.
1.2. Onarım ve Güçlendirme (Sismik Đyileştirme)
Güçlendirme, yapı veya yapı elemanları kapasitelerinin artırılarak istenilen düzeye çıkartılması; onarım ise, hasar görmüş yapı veya yapı elemanlarının kapasitelerinin yeterli düzeye getirilmesi olarak tanımlanabilir. Güçlendirme, yeterli deprem güvenliği bulunmayan veya yukarıda bahsedilen sebeplerden dolayı hasar görmüş olan yapıların iyileştirilmesi için gereklidir. Uluslararası literatürde sismik rehabilitasyon olarak da anılan güçlendirme/iyileştirme işlemleri, çeşitli amaçlar için ve çeşitli yöntemlerle uygulanmaktadır. Yapılarda deprem öncesi hasarsız durumdayken güçlendirme; deprem sonrası hasar görmüş yapıda ise, onarım ve/veya güçlendirme (sismik rehabilitasyon / iyileştirme) yapılabilmektedir. Deprem öncesinde ve sonrasında uygulanacak iyileştirme teknikleri ile ilgili literatürde çok sayıda araştırma mevcuttur. Bu araştırmalar 2. Bölüm’de özetlenmiştir. Araştırmalar, mevcut çerçevelerinin boşluklarının dolgulu hale getirilmesi, çapraz çelik profiller ile perde davranışına yakın bir davranışın elde edilmesi, dayanım ve sünekliği artırıcı malzeme ya da tekniklerin kullanılması üzerine yoğunlaşmıştır. Bu işlemler yetersiz olan yapıda, yerine göre yapı sisteminde güçlendirme / onarım olarak yapılabildiği gibi, yapıda mevcut elemanlar için tek tek de uygulanabilir. Burada dikkat edilmesi gereken husus, yalnız eleman düzeyinde bir güçlendirme / onarım için;
a) güçlendirilecek / onarılacak elemanların yeterli sünekliğe sahip olmaları,
b) bu elemanların yapı içinde sayılarının sınırlı olması,
c) deprem yönetmeliklerin vermiş olduğu katlar arası rölatif ötelenme oranlarının sınırlanmış olması,
şartlarının sağlanması gerekmektedir. Yapıda rijitlik sorunu varsa ya da güçlendirilecek eleman sayısı çok fazla ise, yapıya betonarme perdeler ekleyerek güçlendirme ve yanal rijitliği artırma pratik bir çözümdür.
Onarım, güçlendirme yada iyileştirme işlemlerine karar vermeden önce mevcut binaların değerlendirmelerinin nasıl yapıldığı ve onarım, güçlendirme ve iyileştirme yöntemleri türlerine göre ayrılarak kısaca tanıtımı aşağıda verilmiştir.
1.2.1. Mevcut Binaların Değerlendirilmesi
Türkiye’de özellikle 1992 Erzincan depreminden sonra hız kazanan güçlendirme işlemleri günümüze kadar geleneksel yöntemlerle yapıla gelmiştir. Mevcut durumda konu ile ilgili yürürlükte olan herhangi bir yönetmeliğin olmaması (halen hazırlık aşamasındadır) ve binalardaki çeşitlilik, çoğu zaman güçlendirme işlemlerini daha da zorlaştırmaktadır. Binada mevcut durumun değerlendirilmesi ve taşıyıcı sistemin belirlenmesi için gerekli adımlar aşağıda özetlenmiştir (Celep, 1999).
1. Binanın mimari rölevesinin hazırlanması. 2. Binanın taşıyıcı sistem rölevesinin hazırlanması. 3. Binada beton kalitesinin belirlenmesi.
4. Binada donatı kalite ve düzeninin belirlenmesi. 5. Geoteknik bilgilerin belirlenmesi.
Yapılan çalışmaların sonuçları, bina için hazırlanan bir güvenlik raporunda özetlenmelidir. Güvenlik incelemesi sonucu taşıyıcı sistemdeki bazı olumsuzlukların düzeltilmesi için, güçlendirme ve onarım yapılmaktadır. Betonarme yapı elemanlar için günümüzde de kullanılan çok değişik güçlendirme malzemeleri mevcuttur (Celep, 1999).
1.2.2. Sismik Đyileştirme Stratejileri
Sismik iyileştirmede amacı; yapının hasar görmeden önceki performansına ulaşması, yapının taşıma gücünün mevcut değerinin üstüne çıkarılması, binanın depremden hasar görmesinin ve sismik tepkinin azaltılmasının minimuma indirilmesidir.
Yapının hasar görmeden önceki performansının veya daha yüksek kapasiteye yükseltilmesi için kullanılan genel yaklaşım, şematik olarak Şekil 1.1.’de verilmiştir. Burada gösterilen yaklaşımlarla, mevcut dayanım, süneklik ya da hem dayanım hem de süneklik beraber olarak artırılmaktadır.
Şekil 1.1. Sismik iyileştirme stratejisi
1.2.3. Onarım ve Güçlendirme Malzemeleri
Taşıyıcı elemanların onarım ve güçlendirilmesinde uygulamada en çok tercih malzemeler şunlardır;
a) Tamir harcı
Kiriş, kolon, perde ve döşemelerde, korozyon ve yapım kusurları sebebiyle beton dökülmesi meydana gelmiş, donatı ortaya çıkmış ise, hazır tamir harcı kullanılabilir.
b) Püskürtme beton
Püskürtme beton, eski betonarme yapıların onarım ve güçlendirme işlerinde geniş bir kullanım alanı bulur.
c) Epoksi reçinesi
Bir elemanı ya da bir bölgeyi güçlendirmek için genellikle tek başlarına kullanılmaz. Yangına karşı dayanıksızdır.
d) Çelik Şeritler ve Lif Takviyeli Plastik Levhalar
Betonarme elemanlar enine ve boyuna doğrultuda çelik şeritler kullanılarak onarılıp güçlendirilebilirler. Epoksi reçineleri ile beraber kullanılırlar. Şerit uygulaması ile elemanın rijitliğinde bir değişiklik olmazken, eleman kesitlerinde eğilme momenti ve kesme kuvveti kapasiteleri arttırılarak, sarılan çelik şeritler bu bölgede enine basınç oluşturarak, deprem etkisi durumunda betonun dolayısıyla elemanın sünekliğini arttırır. Lif takviyeli plastik levhaların ise, çelik şerit yapıştırma işine benzer bir uygulaması vardır. Hafif olması, korozyon tehlikesinin bulunmaması, köşelerde bükülebilmesi ve büyük boyutlarda bulunması üstünlüklerindendir. Şekil 1.2.’de bu malzeme ile onarılmış bir kolonun şematik resmi görülmektedir.
Şekil 1.2. Kolon kesme kapasitesini artırmaya yönelik olarak çelik şerit ve lif takviyeli elemanlarla yapılan güçlendirme
1.2.4. Mevcut Elemanların Güçlendirilmesi
Mevcut bir betonarme binanın güçlendirilmesi, genel olarak betonarme perde yapılarak gerçekleştirilir. Taşıyıcı sistem bir bütün olarak güçlendirilirken, bazı elemanlarda kapasite eksikliği görülebilir ve bunların ayrıca güçlendirilmesi yoluna gidilir.
a) Kirişlerin güçlendirilmesi
Dayanımı yeterli olmayan kirişler değişik şekillerde güçlendirilirler. Bu durumda, komşu kolonlar da dikkate alınarak kolona göre daha güçlü kiriş türünden bir birleşim bölgesinin meydana getirilmemesine özen gösterilmelidir.
b) Kolonların güçlendirilmesi
Kapasitesi yetersiz bir kolonun taşıma kapasitesi, kesit alanının büyütülmesiyle ve yeni boyuna donatılar ilave edilerek artırılabilir. Buna karşılık, kesme kapasitesi dayanımı ve sünekliği, enine donatının sıklaştırılmasıyla
gerçekleştirilir. Kolonun taşıma gücü çelik şeritler kullanılarak arttırılsa da; yaygın olarak kullanılan yöntem, kolonun mantolanmasıdır.
c) Perdelerin güçlendirilmesi
Perdelerin içinde eğer varsa kapı, pencere boşluklarının doldurulması, betonda ezilme olmadığı durumlarda epoksi enjeksiyonu, perdelerde güçlendirme işinde yaygın olarak kullanılır. Perdelerde beton ezilmesi veya donatı burkulması varsa, kolonlarda uygulanan onarım ve güçlendirme yöntemi burada da kullanılabilir.
d) Temelin Güçlendirilmesi
Temel sisteminin güçlendirilmesinde, mevcut temele ilave yapıldığı gibi, yeni temel düzenlenebilir veya temel zemini iyileştirilebilir.
e) Döşemenin Güçlendirilmesi
Döşemelerde meydana gelen yerel çatlak ve hasarlar, epoksi, çimento şerbeti veya püskürtme betonu ile onarılabilir. Bununla beraber, üstten döşeme kalınlığı artırılabilir ya da alltan püskürtme betonu uygulanabilir.
Şekil 1.3’de tipik güçlendirme yöntemleri özetlenmiştir. Burada, uygulanan güçlendirmenin çerçeveye yapmış olduğu katkı, güçlendirme türleri ve nasıl yapıldığı yer almaktadır.