T.C.
SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
ÖNÜRETĠMLĠ BETON PANELLERLE GÜÇLENDĠRĠLMĠġ DOLGULU BETONARME
ÇERÇEVELERĠN DEPREM DAVRANIġININ DENEYSEL VE ANALĠTĠK OLARAK ĠNCELENMESĠ
Arife AKIN DOKTORA TEZĠ
ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı
Eylül-2011 KONYA Her Hakkı Saklıdır
iv
ÖZET
DOKTORA TEZĠ
ÖNÜRETĠMLĠ BETON PANELLERLE GÜÇLENDĠRĠLMĠġ DOLGULU BETONARME ÇERÇEVELERĠN DEPREM DAVRANIġININ
DENEYSEL VE ANALĠTĠK OLARAK ĠNCELENMESĠ
Arife AKIN
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı DanıĢman: Yrd. Doç. Dr. Rıfat SEZER
2011, 328 Jüri
Yrd. Doç. Dr. Rıfat SEZER Prof. Dr. M. YaĢar KALTAKCI
Prof. Dr. Kadir GÜLER Prof. Dr. M. Faik SEVĠMLĠ
Yrd. Doç. Dr. Nail KARA
Ülkemiz, dünyanın önemli deprem kuĢaklarından birinin üzerinde bulunması dolayısıyla, yıkıcı depremlere sık sık maruz kalmaktadır. Son yıllarda yaĢanan depremlerden sonra yapılan incelemeler, yapıların büyük kısmının inĢa edildikleri dönemin mevcut yönetmeliklerine uygun olarak yapılmaması, malzeme yetersizlikleri, projeye uyulmaması gibi nedenlerle yıkılmıĢ ya da hasar görmüĢ olduklarını göstermiĢtir. Hasar görmemiĢ olup halen kullanılmakta olan binaların büyük çoğunluğunun ise, günümüz Ģartnamelerini sağlamadığı ve Ģiddetli depremlerde göçme tehlikelerinin olduğu görülmektedir. Bu nedenle, deprem etkilerine karĢı dayanımı düĢük, sünek olmayan mevcut çerçeve sistemlerin uygun Ģekillerde güçlendirilerek depreme karĢı güvenilir duruma getirilmeleri gerekmektedir.
Güçlendirme yöntemleri arasında binanın boĢaltılmasını gerektiren yöntemler, bina sakinleri tarafından tercih edilmemekte ve bu durum binanın boĢaltılmasını gerektirmeyen yöntemlerin ön plana çıkmasına ve geliĢtirilmesine sebep olmaktadır.
Bu çalıĢmada, imalat sırasında bina sakinlerinin binayı terk etmelerine gerek kalmadan uygulanabilecek bir güçlendirme yöntemi araĢtırılmıĢtır. Bu amaçla, ülkemizdeki mevcut betonarme binalarda sıklıkla görülen hatalara sahip olarak üretilen 1/2 ölçekli, deprem dayanımı zayıf, iki katlı ve tek açıklıklı bir adet güçlendirilmemiĢ tuğla dolgu duvarlı betonarme çerçeve ve 5 adet aynı özelliklere sahip betonarme çerçeve dolgu duvarları, ön üretimli yüksek dayanımlı farklı Ģekillerdeki beton paneller ile güçlendirilerek deprem etkisini benzeĢtiren tersinir – tekrarlanır yatay yükleme altındaki davranıĢları test edilmiĢtir. Deneysel çalıĢma sonucunda, betonarme çerçevelerin dayanım, rijitlik ve enerji tüketme kapasiteleri gibi özellikleri elde edilmiĢ ve güçlendirilmiĢ numuneler aynı özellikteki güçlendirilmemiĢ numuneler ile karĢılaĢtırılmıĢtır.
ÇalıĢmanın analitik kısmında, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak SAP2000 ile yapılan statik itme analizinden elde edilen sonuçlar, deneysel verilerle karĢılaĢtırılmıĢtır. Son bölümde ise, elde edilen deneysel ve analitik sonuçlar irdelenerek değerlendirilmiĢ ve bundan sonra yapılacak çalıĢmalar için önerilerde bulunulmuĢtur. Bu çalıĢma neticesinde ön üretimli panel uygulamasının, mevcut betonarme binaların deprem etkilerine karĢı davranıĢına katkıları olumlu ve olumsuz yönleriyle ortaya konulmuĢtur. Anahtar Kelimeler: Betonarme çerçeve, deprem etkisi, dolgu duvar, güçlendirme, önüretimli panel, statik itme analizi (pushover analiz).
v
ABSTRACT
Ph. D. THESIS
EXPERIMENTAL AND ANALYTICAL INVESTIGATION ON SEISMIC BEHAVIOR OF INFILLED REINFORCED CONCRETE FRAMES
STRENGTHENED WITH PRECAST CONCRETE PANELS Arife AKIN
Selcuk University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering
Advisor: Asst. Prof. Dr. Rıfat SEZER
2011, 328 Jury
Asist. Prof. Dr. Rıfat SEZER Prof. Dr. M. YaĢar KALTAKCI
Prof. Dr. Kadir GÜLER Prof. Dr. M. Faik SEVĠMLĠ Asist. Prof. Dr. Nail KARA
Turkey frequently encounters with destructive earthquakes due to its location on one of the active seismic zones of the world. The observations made after the recent earthquakes showed that the main reasons for the structural damages can be listed as; the design deficiencies, inadequate material properties, the construction of the building not in consistent with the project. The majority of the undamaged and residential structures does not provide the specifications of the current building codes and has the risk of high damage or collapse during a possible destructive earthquake. Therefore these non-ductile frame systems having low seismic resistance should be strengthened against earthquake effects by using appropriate strengthening methods.
Strengthening methods that require the evacuation of the building methods are not preferred by the residents of the building. Therefore, this condition causes the preference and development of the methods that do not require any evacuation process.
In this study, a strengthening method applicable without any evacuation process was investigated. For this purpose, ½ scaled, 1-bay and 2-story R/C six frames having usual deficiencies faults were produced, one of which was not strengthened but having brick-infill wall and the other five frames with infill walls strengthened with various shaped of high strength-precast concrete panels. The prepared specimens were tested under reversed-cyclic loading that resembles the seismic effect. As a result of the experimental study, the properties of the reinforced concrete frames such as strength, rigidity, energy dissipation capacity etc. were determined and the strengthened specimens were compared with the unstrengthened one having same properties.
In the analytical part of the study, the test results are compared with those of the pushover analysis results carried out by using software of SAP2000. In the conclusion part, the experimental and analytical results were evaluated and some suggestions for the future studies were made. As a result of this study, the contributions of precast concrete application on the infill walls of the existing frame systems against seismic effects were introduced with its advantages and disadvantages.
vi
ÖNSÖZ
Bu çalıĢmanın hazırlanmasında, benden her türlü yardım ve desteğini esirgemeyen, yönlendiren ve yetiĢtiren DanıĢmanım Sayın Yrd. Doç. Dr. Rıfat SEZER’ e öncelikle teĢekkür ederim. Bölümümüzü ve bizleri en üst düzeye ulaĢtırmak için azimle çalıĢan ve bizlere gerek çalıĢmalarıyla gerekse yetenekleriyle her konuda örnek olan Sayın Hocam Prof. Dr. M. YaĢar KALTAKCI’ ya, bölümümüze destek ve ilgisini hiç esirgemeyen Prof. Dr. M. Faik SEVĠMLĠ’ ye, bu çalıĢmanın laboratuar ve diğer aĢamalarında yardım ve desteklerini gördüğüm hocalarım Yrd. Doç. Dr. S. Kamil AKIN, Doç. Dr. Hasan H. KORKMAZ, Yrd. Doç. Dr. Nail KARA, Doç. Dr. M. Hakan ARSLAN, Yrd. Doç. Dr. Günnur YAVUZ, Yrd. Doç. Dr. Ülkü Sultan YILMAZ, ArĢ. Gör. Dr. Nebi ÖZDÖNER, ArĢ. Gör. Neslihan ATASAGUN, ArĢ. Gör. M. Alparslan KÖROĞLU, ArĢ. Gör. Alptuğ ÜNAL, Mehmet KADIOĞLU, ĠnĢaat Mühendisliği Deprem AraĢtırma Laboratuvarı Teknisyeni Yüksel ÇĠFTÇĠ’ ye ve öğrencimiz Kadir TOPAK’a, bana yardımcı ve destek olan tüm hocalarıma ve araĢtırma görevlisi arkadaĢlarıma teĢekkürlerimi sunarım.
Bu çalıĢmayı destekleyen S. Ü. Bilimsel AraĢtırma Projeleri Koordinatörlüğü’ ne ve doktora eğitimimin 4 yılı boyunca vermiĢ oldukları doktora bursu ile bana maddi olarak destek sağlayan TÜBĠTAK’ a sonsuz teĢekkürlerimi sunarım.
Deneysel çalıĢma kısmında, ön üretimli panellerin üretilmesinde, duvara yapıĢtırılmasında ve ankraj çubuklarının çerçeve elemanlarına ekilmesinde kullanılan, Sika Grout-212 Harcı, Sikadur-31 ve Sika Anchor Fix-S malzemelerinin temin edilmesindeki katkılarından dolayı SĠKA firmasına sonsuz teĢekkürlerimi sunarım.
ÇalıĢmam boyunca, benden sevgi ve desteğini esirgemeyen sevgili eĢime, aileme ve tez çalıĢmam sırasında dünyaya gelen biricik kızıma teĢekkür ederim.
Arife AKIN
vii ĠÇĠNDEKĠLER ÖZET ... iv ABSTRACT ... v ÖNSÖZ ... vi ĠÇĠNDEKĠLER ... vii SĠMGELER VE KISALTMALAR ... ix 1. GĠRĠġ ... 1
1.1. Deprem Nedeniyle OluĢan Hasarlar ... 4
1.1.1. TaĢıyıcı olmayan elemanlardaki hasarlar ... 4
1.1.2. TaĢıyıcı sistemde hasarlar ... 5
1.2. Onarım ve Güçlendirme Ġlkeleri ve Teknikleri ... 12
1.3. Amaç ve Kapsam ... 16
1.4. ÇalıĢmanın Önemi ... 18
2. KAYNAK ARAġTIRMASI ... 20
3. MATERYAL VE METOT ... 54
3.1. Deney Numuneleri ... 55
3.1.1. Deney numunelerinin boyutları ... 57
3.1.2. Deney numunelerinin detayları ... 58
3.1.3. Deney numunelerinin malzeme özellikleri ... 64
3.1.3.1. Beton ... 64
3.1.3.2. Donatı ... 68
3.1.3.3. Tuğla duvar modeli ve örülmesi ... 69
3.1.4. Yatay konumdaki betonarme çerçevelerin düĢey konuma getirilmesi ... 71
3.1.5. Panellerin üretilmesi ve betonarme çerçeve numunelere yerleĢtirilmesi ... 72
3.1.5.1. Panel Tiplerinin Genel Özellikleri ... 83
3.2. Deney Düzeneği ve Ölçüm Tekniği ... 94
3.2.1. Deney düzeneği ... 95
3.2.2. Ölçme tekniği ... 100
3.2.2.1. Yük ölçümleri ... 100
3.2.2.2. Yer değiĢtirmelerin ölçülmesi ... 101
3.2.2.3. Yük ve yer değiĢtirme ölçümlerinin bilgisayar ortamına aktarılması 102 3.2.3. Deneylerde kullanılan ölçüm düzeneği ... 102
3.2.4. Deneylerde Uygulanan Yükleme Programı ... 104
3.2.4.1. Deneylerdeki yükleme programları ... 105
3.2.6. Ölçümlerin değerlendirilmesi ... 112
3.2.6.1. Yük geçmiĢi ve deplasman geçmiĢi grafiklerinin çizilmesi ... 112
3.2.6.2. Yatay yük-kat deplasmanı ve moment-eğrilik grafiklerinin çizilmesi112 3.2.6.3. Dayanım zarfı grafiklerinin çizilmesi ... 114
3.2.6.4. Rijitlik azalımı grafiklerinin çizilmesi ... 114
viii
3.3. Deney Modellerinin Genel Değerlendirilmesi ... 117
4. DENEY SONUÇLARI ... 119
4.1. 1 Nolu Deney ( RN ) ... 120
4.2. 2 Nolu Deney (A-TPÇ) ... 138
4.3. 3 Nolu Deney (B-TPÇ) ... 156
4.4. 4 Nolu Deney (C-TPÇ) ... 175
4.5. 5 Nolu Deney (D-TPÇ) ... 194
4.6. 6 Nolu Deney (E-TPÇ) ... 213
5. DENEY SONUÇLARININ KARġILAġTIRILMASI ... 233
5.1. GüçlendirilmemiĢ Numune ile A Tipi Ön Üretimli Panellerle GüçlendirilmiĢ Numunenin KarĢılaĢtırılması (1 ve 2 Nolu Deneyler) ... 234
5.2. GüçlendirilmemiĢ Numune ile B Tipi Ön Üretimli Panellerle GüçlendirilmiĢ Numunenin KarĢılaĢtırılması (1 ve 3 Nolu Deneyler) ... 241
5.3. GüçlendirilmemiĢ Numune ile C Tipi Ön Üretimli Panellerle GüçlendirilmiĢ Numunenin KarĢılaĢtırılması (1 ve 4 Nolu Deneyler) ... 248
5.4. GüçlendirilmemiĢ Numune ile D Tipi Ön Üretimli Panellerle GüçlendirilmiĢ Numunenin KarĢılaĢtırılması (1 ve 5 Nolu Deneyler) ... 255
5.5. GüçlendirilmemiĢ Numune ile E Tipi Ön Üretimli Panellerle GüçlendirilmiĢ Numunenin KarĢılaĢtırılması (1 ve 6 Nolu Deneyler) ... 262
6. ANALĠTĠK ÇALIġMA ... 277
6.1. Statik Ġtme Analizi (Pushover Analiz) ... 277
6.2. Deney Numunelerinin SAP2000 Programında Modellenmesi ... 283
6.2.1. GüçlendirilmiĢ dolgu duvarların eĢdeğer basınç çubuğu olarak modellenmesi ... 287
6.2.2. GüçlendirilmiĢ dolgu duvarların kabuk elemanlar olarak modellenmesi ... 295
6.2.3. Deney numunelerinin analitik modelleme sonuçlarının karĢılaĢtırılması ... 303
6.3. TDY-07’ ye Göre Kesme Dayanımı Hesabı ... 306
6.4. TDY-07’ ye Göre Kat Ötelenme Oranları ... 307
6.5. Süneklik Katsayısı ... 309 7. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME ... 311 7.1. Sonuçlar ... 312 7.2. Öneriler ... 319 KAYNAKLAR ... 321 ÖZGEÇMĠġ
ix
SĠMGELER VE KISALTMALAR
Simgeler
A : Kesit alanı, mm2
As : Boyuna donatı alanı, mm2
Asw : Enine donatı alanı, mm2
bw : KiriĢin gövde geniĢliği, mm
bc : Kolon kesit geniĢliği, mm
d : KiriĢ faydalı yüksekliği, mm dc : Kolon faydalı yüksekliği, mm
E : Elastisite modülü, MPa Ec : Beton elastisite modülü, MPa
Ed : Dolgu duvarelastisite modülü, MPa
fc :Beton basınç dayanımı, MPa
fc,ort : Ortalama beton basınç dayanımı, MPa
fc,3 gün : 3 günlük beton basınç dayanımı, MPa
fc,7 gün : 7 günlük beton basınç dayanımı, MPa
fc,28 gün : 28 günlük beton basınç dayanımı, MPa
fct : Betonun eksenel çekme dayanımı, MPa
fsy : Boyuna donatı akma dayanımı, MPa
fsy, ort : Boyuna donatı ortalama akma dayanımı, MPa
fswy : Etriye donatısı akma dayanımı, MPa
fsu : Donatı çeliğinin maksimum çekme dayanımı, MPa
fd : Ön üretimli panelin basınç gerilmesi dayanımı, MPa
d
: Ön üretimli panelin kayma gerilmesi dayanımı, MPa I : Kesit atalet momenti, mm4
H : Çerçeve yüksekliği, mm hi : Kat yüksekliği, mm
hb : KiriĢ en kesit yüksekliği
hc : Kolon en kesit yüksekliği
ad : Dolgu duvar geniĢliği, mm
hk : Kolon boyu, mm
rd : Dolgu duvar köĢegen uzunluğu, mm
d
: Dolgu duvar kalınlığı hesabında kullanılan katsayı hd : Dolgu duvar yüksekliği, mm
td : Dolgu duvar kalınlığı, mm
kd : Dolgu duvar eksenel rijitliği, mm
M : Moment, Nmm
mi : Binanın i. katının kütlesi (m=W/g), N.sn2/m
N : Kesite uygulanan toplam eksenel yük, N P : Deney elemanlarına uygulanan yatay yük, N R : TaĢıyıcı sistem davranıĢ katsayısı
s : Enine donatı aralığı, mm
Vc : Kolon betonunun taĢıdığı kesme kuvveti, N
Vcr : Beton eğik çatlama dayanımı, N
x
Vr : Hesaplanan yatay yük taĢıma kapasitesi, N
Vkolon : Kolonun kesme kuvveti taĢıma kapasitesi, N
Vd : Dolgu duvarın kesme kuvveti dayanımı, N i
Δ : Binanın i. katındaki azaltılmıĢ göreli kat ötelemesi
ρ : Kesitteki çekme donatısı oranı
ρ : Kesitteki basınç donatısı oranı
: Donatı çapı, mm
u
: Basınç altında betonun ezilmesine karĢılık gelen dönme değeri L
: Etriye donatısı çapı, mm y
: Çekme donatısının akmasına karĢılık gelen dönme değeri : Kesme Ģekil değiĢtirmesi
: Ötelenme sünekliği : Dönme sünekliği h /
: Kat ötelenme oranı
/h : Kümülatif toplam 2. kat ötelenme oranı : Birim deformasyon
cu
: Betonun ezilme birim uzaması su
: Donatı kopma birim uzaması
: Kayma gerilmesi. MPa
Kısaltmalar
TDY-07 : Türk Deprem Yönetmeliği -2007
RN : Referans Numune
A-TPÇ : A Tipi Panelli Çerçeve B-TPÇ : B Tipi Panelli Çerçeve C-TPÇ : C Tipi Panelli Çerçeve D-TPÇ : D Tipi Panelli Çerçeve E-TPÇ : E Tipi Panelli Çerçeve
1. GĠRĠġ
Yapıların deprem etkilerine karĢı onarımı ve güçlendirilmesinin gerekliliği, ülkemizde meydana gelen önemli depremler sonucunda çok sayıda insanın hayatını kaybetmesi, binaların yıkılması ve hasar görmesiyle daha çok anlaĢılmıĢtır. Ülkemizdeki mevcut yapıların büyük çoğunluğu düĢey yükleri taĢıyabilecek dayanımda olup, ne zaman olacağı belli olmayan deprem etkilerine karĢı yeterli dayanıma sahip olmayan yapılardan oluĢmaktadır. Bu sebeple büyük bir depremle karĢılaĢmadan, mevcut yapıların dayanım, rijitlik ve süneklik bakımından kontrol edilerek, büyük ölçekli depremlerde dahi yıkılmadan ayakta kalabilmesinin sağlanması, maddi ve manevi açıdan büyük kazanımlar sağlayacaktır.
Deprem dayanımı yetersiz yapıların, depreme dayanıklı hale getirilmesi amacıyla çeĢitli güçlendirme yöntemleri uygulanmaktadır. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkındaki Yönetmelik (DBYBHY) 2007’ de yeni yapılacak binaların depreme dayanıklı tasarımının temel prensibi olarak, hafif Ģiddetteki depremlerde binalardaki yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi, orta Ģiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluĢabilecek hasarın sınırlı ve onarılabilir düzeyde olması, Ģiddetli depremlerde ise can güvenliğinin sağlanması amacı ile, kalıcı yapısal hasar oluĢumunun sınırlanması ilkesi öngörülmüĢtür. Bu ilkeye uymayan, mevcut hasar görmemiĢ ve deprem sonrası hasar görmüĢ yapılarda, hasarları gidermek ve yapıları kullanılabilir, güvenli duruma getirmek için bir takım onarım ve/veya güçlendirme iĢlemlerinin yapılması gerekmektedir. ġekil 1.1’ de depreme karĢı yapı davranıĢına ait yük-deformasyon eğrisi gösterilmiĢtir. I. DavranıĢ, yapının elastik davrandığı elastik bölge olup yapının gevrek davranıĢ gösterdiği bölgedir. II. DavranıĢ, yapının sünek davranıĢ gösterdiği bölgedir. Beton dayanımı yüksek, perdeli, boyuna donatıları ve kenetlenme boyları uygun seçilmiĢ, ankrajların tam olarak gerçekleĢtiği, kolon kiriĢ bölgelerinde etriyeleri sıklaĢtırılmıĢ yapıdır. III. DavranıĢ, elastik yatay yük, taĢıma gücü arttırılmıĢ, takviye edilmiĢ yapı, güçlendirme ile daha yüksek elastik yatay yük taĢıma gücüne ulaĢmıĢ yapı davranıĢıdır. Deprem yükü altında deformasyon-yük eğrisi altındaki alan, tüketilen deprem enerjisini gösterir. Elastik davranıĢta tüketilen deprem enerjisi küçüktür, az enerji tüketilir.
ġekil 1.1. Deprem etkilerine karĢı farklı yapıların yük-deformasyon eğrisi
Depremden hasar görmüĢ yapıların onarım ve güçlendirilmesinde yapının depremden önceki durumuna getirilmesi, yeni yönetmeliklere uygunluğunun sağlanması söz konusudur. Bu kavramlar Ģu Ģekilde açıklamaktadır;
Onarım: GörünüĢ ve kullanım bakımından hasarlı bir yapının görünüĢ, kullanılırlık, taĢıma gücü ve diğer mukavemet ve statik özelliklerinin ve gereğinde dayanımının iyileĢtirilmesi bakımından önceki özelliklerinin kısmen veya tamamen geri getirmek için yapılan değiĢikliktir.
Güçlendirme (takviye): Bir yapının taĢıma gücünü, rijitliğini, sünekliğini veya
stabilitesini önceki durumunun üstüne çıkarmak için yapılan değiĢikliktir. Bunun için yapının hasar görmüĢ olması gerekmez. Yapının kullanım veya iĢletme yüklerinde bir artmanın olması halinde güçlendirme gerekebileceği gibi, öngörülen yükler için eksik projelendirilmiĢ veya inĢa edilmiĢ bir yapının da takviyesi gerekebilir. (Demir, 1992).
Güçlendirmede mevcut yapının deprem etkilerine karĢı davranıĢının iyileĢtirilmesi, yapının stabilitesinin, rijitliğinin arttırılması, onarımda ise yapının depremden önceki durumuna getirilmesi hedeflenir. Onarımın hasar görmüĢ bir yapıda yapılmasına karĢılık, güçlendirme için yapının hasar görmüĢ olması gerekmez. Depremde yapının hasar görmesi normal bir durumdur. Ancak yapı çökmemeli ve can kaybı olmamalıdır. Günümüzde depremden hasar gören yapıların çoğunluğu onarım ve takviye ile yeniden kullanılabilir duruma getirilmektedir. Onarım ve güçlendirme tekniği seçilirken, depremden hasar gören yapı elemanlarının hasar görme nedenleri çok
iyi saptanmalıdır. Aksi takdirde yanlıĢ ve geçerliliği olmayan çözümlerle karĢılaĢılır ve onarım ve güçlendirmede istenilen hedefe varılamaz (Mertol, 2002).
Onarım ve güçlendirme kavramlarının arasına iyileĢtirme kavramını da eklemek mümkündür.
ĠyileĢtirme: Yapıda herhangi bir hasar olmadığı, fakat orijinal olarak projesinde veya
imalatta bulunan bir hatanın olması veya daha önce düĢünülmemiĢ fakat değiĢen deprem yönetmeliklerine göre yapılmasına kesinlikle izin verilmeyen hususların giderilmesi olarak tanımlanmaktadır. Konsol ucunda kolon bulunması durumunda, bu kolonun temele kadar devam ettirilmesi, genellikle bina giriĢlerindeki kiriĢlerin üstüne oturan kolon bulunması durumunda söz konusu kiriĢ ve oturduğu kolonların %50 arttırılmıĢ kesit tesirleri ile tahkiki ve gerekiyorsa takviyesi gibi konular iyileĢtirmeye örnek olarak verilebilmektedir.
Bir yapının kullanım süresi içinde ortaya çıkan herhangi bir durumun müsamaha sınırlarını geçmesi genel anlamda hasar olarak tanımlanabilir. Yapısal hasar ise, bir yapının veya yapı elemanının kullanımı sırasında standart veya tanımlanmıĢ özelliklerini herhangi bir nedenden ötürü kısmen yitirmesi olarak tanımlanabilir. Betonarme binalarda yapısal hasar meydana getiren baĢlıca neden depremdir. Türkiye’deki yapıların çok büyük bir kısmı betonarme çerçevelerden oluĢmaktadır. Geçen yıllarda meydana gelen depremler bu tür yapıların, orta veya Ģiddetli bir deprem sonrasında birçok nedene bağlı olarak hasara uğradığını göstermiĢtir. Tasarım ve yapım sırasında gereken özen gösterilmemiĢ binaların hasar görme olasılığı depremin büyüklüğüne bağlı olarak değiĢmektedir. Deprem güvenliği sağlanmıĢ betonarme bir yapı yeterli dayanım, süneklik, ve rijitliğe sahip olmalıdır. Temelden itibaren yapı taĢıyıcı sisteminin düzenlenmesi, malzeme dayanımı ve taĢıyıcı elemanlarda donatı düzenlenmesindeki detaylara gösterilen hassasiyet gerekli dayanım, süneklik ve rijitliğin yapıya kazandırılması ile doğru orantılıdır (Yüksel, 2008).
Betonarme yapılardaki hasarlar, yapıda zaten var olan ancak “depremin ortaya çıkardığı hasarlar” ile “depremde oluĢan hasar” olarak sınıflandırılabilir.
Depremin ortaya çıkardığı hasarların en yaygın örneği özellikle binaların bodrum katları ve iyi korunmamıĢ cephelerinde rastlanılan donatı (korozyonu) paslanmalarıdır. Deprem nedeniyle binalarda oluĢan salınımlar öncelikle paslı ve kesiti azalmıĢ donatıları örten paspaylarını atmaktadırlar. Donatı paslanması genelde temel üst kotundan bodrum kat tavanı hizalarına kadar devam etmektedir. Zaman içinde nem üst katlara kadar çıkmaktadır. Bunun en belirgin nedenleri betonun düĢük kaliteli olması ve
kötü iĢçilik ile bodrum katlarda yeteri kadar hava sirkülasyonunun olmaması ve çoğu binalarda olduğu gibi bodrum kat betonunun brüt bırakılarak sıvanmamıĢ olmasıdır. Benzer bir hasar örneği de kolon kiriĢ birleĢim bölgesinde, özellikle kiriĢin yüksek olması durumunda, kolonda etriyenin sürekli olmaması nedeniyle küçük bir harekette kolon eksenel kuvvetinin artıĢı sonucu boyuna donatının burkularak beton örtüyü atmasıdır, (Aydoğan, 2001).
Betonarme yapılarda depremden doğan hasarlar, uygun olmayan mimari tasarım ve taĢıyıcı sistem, donatının yetersizliği, donatının hatalı yerleĢtirilmesi, yetersiz beton dayanımı, yapım ve imalat uygulama hataları, zeminle ilgili problemler, yapı denetiminin gereği Ģekilde yapılmamasından kaynaklanır. Beton dayanımının düĢük olması, kolonlarda etriye sıklaĢtırması yapılmaması, donatı kenetlenme boylarının 135o
bükülmemesi, yapıda gerekli sünekliğin sağlanamaması hasarlara neden olur. Yapılarda hasar, taĢıyıcı olmayan elemanlarda ve taĢıyıcı elemanlarda meydana gelir. TaĢıyıcı kısımlardaki hasarlar, yapının dayanım ve stabilitesi bakımından önemli ve tehlikelidir. TaĢıyıcı olmayan kısımlarda hasarlar, yapının stabilitesi bakımından sorun çıkarmazlar, ancak içindekiler ve çevresindekiler için tehlikeli olabilecekleri gibi, maddi zarara da sebep olabilirler. Dolayısıyla taĢıyıcı olmayan elemanların onarılması da önemlidir.
1.1. Deprem Nedeniyle OluĢan Hasarlar
Depremden oluĢan hasarları, taĢıyıcı olmayan elemanlardaki hasarlar ve taĢıyıcı sistemdeki hasarlar olarak ikiye ayırmak mümkündür. Bunlar;
1.1.1. TaĢıyıcı olmayan elemanlardaki hasarlar
Bu hasarları da sıva çatlakları ve dolgu duvarlarda görülen hasarlar olarak ikiye ayırmak mümkündür.
a) Sıva Çatlakları: Sıva çatlakları hasarın baĢlangıç aĢamasıdır. Bunlar ilk
olarak çoğunlukla tesisat boruları üzerinde kendini gösterir. Daha sonra betonarme çerçeve ile dolgu duvar arasında görülür. Eğer, yapıda gözlenen hasar yalnızca sıva çatlaklarından ibaret ise taĢıyıcı sistemde hasar olmadığı kabul edilebilir.
b) Dolgu Duvarda: Hasar: Sıva çatlaklarından sonra ikinci aĢamada gözlenen
duvarlarda daha çabuk ortaya çıkar. TaĢıyıcı çerçeveden ayrılmaları takiben duvarda kısaca X-Ģeklinde tarif edilebilecek çatlak ve yer yer sıvada dökülmeler görülür (ġekil 1.2). Çatlak geniĢliği arttıkça duvardan parça kopmaları ve kırılıp dökülen parçalar olabilir. Dolgu duvarda meydana gelen hasar duvarın mesnetlenme Ģekline de bağlıdır. Örneğin, yüksekliği fazla olan dolgu duvarlarında duvarın üst tarafı yıkılabilir. Kapı pencere boĢluklarının kenarlarında, altında ve/veya üstünde kırılmalar olabilir. Çerçeve tarafından tam olarak sarılmamıĢ dolgu duvarlarında duvarın bir tarafa kayarak devrilmesi de mümkündür. Dolgu duvarlarda ileri düzeyde hasar gözleniyorsa yapının taĢıyıcı sisteminde de hasar olması beklenmelidir.
ġekil 1.2. Çerçeve içerisindeki dolgu duvar hasar biçimleri (Bayülke, 2003) 1.1.2. TaĢıyıcı sistemde hasarlar
TaĢıyıcı sistemde görülen her türlü hasarın titizlikle gözlenmesi gerekir. Bu hasarlar yapının veya taĢıyıcı elemanının taĢıma gücünün azaldığına iĢarettir. Söz konusu hasarlar, sistemin bütününde gözlenen hasarlar ve kolon, kiriĢ, betonarme perde duvar, birleĢim yerleri, döĢeme ve temel gibi ana elemanlarda olan hasarlar olarak sınıflandırılıp incelenecektir. Sistemin bütününde gözlenen hasarlar;
a) Rijitliklerin yetersiz olması nedeniyle aĢırı yanal yer değiĢtirmelerden oluĢan
hasarlar,
b) Aynı katta diğer kolonlara göre kısa ve rijit kolonlar olması nedeniyle özellikle
c) Planda veya taĢıyıcı sistemdeki değiĢiklikler sonucu rijitlikteki ani değiĢimler
nedeniyle oluĢan hasarlar (örneğin perdelerin tüm yapı yüksekliği boyunca devam ettirilmemesi gibi),
d) KomĢu katlara göre daha fleksibil (rijitliği az) olan katlardaki yumuĢak kat
hasarları, örneğin giriĢ katında dolgu duvarların olmaması veya çok azaltılmıĢ olması ve/veya diğer katlara göre daha yüksek giriĢ katları (ġekil 1.3),
ġekil 1.3. YumuĢak kat haline örnekler, (Yüksel, 2008)
e) Rijitliklerin uygun olmayan dağılıĢı nedeniyle binada aĢırı burulma sonucu
oluĢan hasarlar,
f) TaĢıyıcı sistemde belirli bir deprem doğrultusu için her bir kolon-kiriĢ düğüm
noktasına birleĢen kolonların taĢıma gücü momentleri toplamının, o düğüm noktasına birleĢen kiriĢlerin taĢıma gücü momentleri toplamından daha büyük olmaması durumu (güçlü kiriĢ-zayıf kolon). Bu durumlarda plastik mafsallar, öncelikle zayıf olan kolon kesitinde oluĢmaya zorlanır ve deprem enerjisi kolonlardaki plastik mafsallar tarafından harcanırken sistem istenmeyen bir Ģekilde aniden göçer. Kat mekanizması biçiminde ortaya çıkan bu tür göçme halleri can kaybının çok olmasının da önemli nedenlerindendir (ġekil 1.4).
ġekil 1.4. Zayıf kolon-güçlü kiriĢlere sahip bir çerçeve sisteminde olası göçmenin aĢamaları (Yüksel, 2008)
g) Yatay yüklerin büyük kısmı perdeler tarafından karĢılanmayan alınmayan
kiriĢsiz veya dolgu bloklu, diĢli (asmolen) döĢemeli sistemlerde kolon-döĢeme, kolon-yastık kiriĢ birleĢim yerlerindeki hasarlar,
h) Betonarme çerçevelerde yeterince donatılmamıĢ düğüm bölgelerindeki hasarlar;
etriye aralıklarının ve etriye kenetlenmesinin yetersizliği nedeniyle oluĢan hasarlar,
i) Zemin gerilmelerinin aĢılmıĢ olmasından dolayı temelde farklı oturmalar ve
dolayısıyla üst yapıda dönmeler ve bunun sonucu olarak meydana gelen ikinci mertebe etkilerinin (P-∆ etkisi) oluĢturduğu hasarlar,
olarak sıralanabilir. TaĢıyıcı elemanlarda meydana gelen hasarlar ise;
a) Kolonda Hasar: Eğilme, kesme, burulma gibi etkilerin biri veya birkaçı aynı
anda kolonda hasara neden olabilir. Bunlara ilave olarak narin kolonlarda burkulma söz konusu olabilir. Yön değiĢtiren eğilme momentleri ya da kesme kuvvetleri nedeniyle oluĢan hasarlar en sık rastlanan türdür. Kolon uçlarında ileri düzeyde mafsallaĢma varsa (etriyeler açılmıĢ, beton parçalanarak kısmen dağılmıĢ, boyuna donatılar açılıp bükülmüĢse) kolonun eğilme ve kesme kuvveti taĢıma gücü önemli ölçüde azalmıĢ demektir. ġekil 1.5’de kolonlarda sıkça gözlenen hasarlar için iki örnek gösterilmiĢtir.
Çatlaklar ve kırılmalar yatayla yaklaĢık olarak 45 derece açı yaparak kendini göstermiĢtir. Beton eğilme ve kayma gerilmeleri altında önce çatlayıp parçalanmıĢ, basınca maruz kalan kısımlarda da ezilerek parçalanmıĢtır. Donatılar açığa çıkmıĢ, burkulmuĢ, bağlantı yerleri açılmıĢtır.
ġekil 1.5. Kolonda iki adet örnek hasar (Yüksel, 2008) (Arslan ve ark., 2007)
Kolonlarda çok tehlikeli kırılma nedenlerinden biri de “kısa kolon” oluĢumudur (ġekil 1.6). Kolon serbest boyunun kısa olması nedeniyle yeter derecede yanal yer değiĢtirme yapamayan kolon çok büyük kesme kuvvetleri taĢımaya zorlanır. Bu büyük kesme kuvvetleri de kesme kırılmasına neden olur. Dolayısıyla, kısa kolonda görülen çatlaklar kesme çatlağı türünde olacağından biçimsel olarak yukarıda açıklanan kesme çatlaklarına benzemektedir.
ġekil 1.6. Bir kısa kolon hasarı (Yüksel, 2008)
Kolonda düĢey yüklerden dolayı mevcut büyük eksenel yüke ek olarak deprem sırasında ortaya çıkan basınç gerilmeleri birleĢerek betonun basınç altında ezilerek kırılmasına yol açabilir.
Kolonlarda gözlenebilecek bir diğer önemli hasar burulma çatlakları Ģeklinde ortaya çıkar. Bu tür kırılmalar da gevrek kırılma grubuna girmektedir. Burulmada kolonun birbirine komĢu iki yüzünde diyagonal çekme çatlakları olurken diğer iki yüzünde diyagonal olarak betonda ezilmeler olur. ġekil 1.7’de kolonda tipik burulma çatlağı Ģematik olarak gösterilmiĢtir.
ġekil 1.7. Kolonda burulma çatlağı (Yüksel, 2008) (Bayülke, 2001)
b) KiriĢte Hasar: KiriĢlerde, genellikle eğilme ve kesme çatlakları
görülmektedir. KiriĢ mesnet momentlerine deprem sırasında eklenen tersinir momentlerle birlikte çok büyük bileĢke momentleri ortaya çıkabilir. Eğilme momentlerinden ileri gelen çatlaklar çoğunlukla mesnetlerin üst yüzünde ve açıklıkta kesitin alt yüzünden üst yüzüne doğru eğilme çatlağı olarak kendini gösterir. Kesme çatlakları kiriĢ uçlarında yaklaĢık 45 derecelik bir açı ile kiriĢi alt yüzden üst yüze doğru keserken negatif momentten kaynaklanan çatlaklar kesit üst yüzüne yakın çekme bölgesinde oluĢur. Beton dayanımı düĢükse ve kesitte yeterli enine donatı yoksa kesme çatlakları kolayca kendini gösterir ve büyür. ġekil 1.8’de bir kiriĢte olabilecek eğik çekme çatlakları görülmektedir.
Çıkmalı kiriĢlerde görülen hasarlar da çok görülen hasarlardandır. Tersinir yükleme halinde konsol dibinde betonda oluĢan çatlakların açılıp kapanması nedeniyle beton ezilir ve dökülür. Donatıda kalıcı Ģekil değiĢtirmeler görülür.
Saplama kiriĢlerin ana kiriĢte yarattığı hasar da sık karĢılaĢılan kiriĢ hasarlarındandır. Ana kiriĢte tali kiriĢten dolayı oluĢan bir diğer çatlama nedeni de gerekli askı donatısının eksik olmasıdır. Ana kiriĢe ortasından saplanan bir tali kiriĢ ana kiriĢe tekil yük etkisi yapar. Tali kiriĢin ana kiriĢe saplandığı yerde kesme çatlağı görünümünde çatlaklar meydana gelir.
Perdeleri birbirine bağlayan kısa açıklıklı bağ kiriĢlerinin mesnet bölgelerinde X-Ģeklinde kayma çatlakları da perdeli sistemlerde görülen bir hasar türüdür. Bu durum kısa kolonlarda görülen çatlaklara benzetilebilir (Yüksel, 2008), (Celep ve Kumbasar, 2000).
c) Perde Duvarda Hasar: Konsol perde duvarlarda eğilme göçmesi, kesme
kuvveti göçmesi ve toptan göçme olmak üzere üç adet tipik göçme Ģekli mevcuttur (Yüksel, 2008), (Folic, 1991; Paulay, 1992). Bunlardan yalnız eğilme göçmesi sünek olup diğer ikisi gevrektir. Bu türlerin dıĢında temelde eğilme momentinin karĢılanamamasından dolayı dördüncü bir tür olarak toptan göçme türünden de bahsedilebilir. ġekil 1.9’da konsol perdelerde olabilecek göçme Ģekilleri ve bu esnada olabilecek kırılmalar gösterilmiĢtir.
ġekil 1.9. Konsol perde duvarlarda göçme Ģekilleri (Yüksel, 2008), (Paulay, 1992)
Perde yüzeyinde eğik çekme çatlakları, perdeyi boydan boya bir X biçiminde keserken, eğilme momenti çatlakları perdeyi bir uçtan diğer uca birbiriyle paralel veya ona yakın kesen birkaç çatlak biçiminde görülür. Kesme ve basınç çatlakları birlikte
oluĢmuĢsa, esas itibariyle eğik çekme çatlaklarına benzeyen, biraz daha yaygın, dallı budaklı bir görünüm sergiler.
d) DöĢemede Hasar: DöĢemede, çoğunlukla büyük açıklıklarda aĢırı sehim ve
perdelerin dönmesiyle döĢeme-perde birleĢim yerlerinde görülen çatlaklar olarak ortaya çıkar. Önceden çeĢitli nedenlerle oluĢmuĢ küçük çatlakların deprem etkisiyle büyüyerek daha fazla gözle görülür hale gelmesi de döĢemelerde sık karĢılaĢılan bir durumdur. Bunların dıĢında, konsol döĢemelerde donatı yerleĢtirme hataları da mesnet bölgesinde ciddi çatlaklara ve göçmelere neden olabilmektedir. DöĢeme boĢluklarının köĢelerinde, büyük tekil yük etkisi olan noktalarda da döĢeme hasarları ortaya çıkabilir. KiriĢsiz döĢemelerde kolonla döĢemenin birleĢtiği kısımlarda çatlamalar görülebilir.
e) Kolon- KiriĢ BirleĢim Yerinde Hasar: BirleĢim yerlerinde, her türlü hasarı
yapı güvenliği açısından dikkatlice incelemek gerekir. Kolon-kiriĢ birleĢim yerinde meydana gelen hasarlar çoğunlukla yeter miktarda yanal donatı sıklaĢtırması yapılmamasından ya da kiriĢ boyuna donatılarının kolona tam bağlanamamasından ileri gelir. ġekil 1.10’da sargılama donatıları eksik bir birleĢim yeri hasarı görülmektedir. Hasar; betonun yarılıp dökülmesi, ileri derecede deformasyonlar Ģeklinde ortaya çıkmıĢtır.
ġekil 1.10. Kolon-kiriĢ birleĢim yerinde hasar (Yüksel, 2008), (Arslan ve ark., 2007)
BirleĢim bölgesinde görülen hasar taĢıyıcı sistem rijitliğini önemli ölçüde azalttığından sistemin yatay yüklere karĢı dayanımı birdenbire düĢebilir. Ġyi düzenlenmiĢ birleĢim bölgesinde, kiriĢ ucunda gerektiğinde plastik mafsal oluĢabilmelidir. Bu plastik mafsallarda büyük oranda enerji tüketilirken taĢıma gücünde önemli bir azalma olmamalıdır.
1.2. Onarım ve Güçlendirme Ġlkeleri ve Teknikleri
Onarım ve güçlendirme ilkeleri hasarın nedeni ile bağlantılıdır. Amaç hasarın nedenlerini giderecek önlemlerin belirlenmesi ve hasarın ortaya çıkardığı direnç kaybının giderilmesi ya da bir daha olmaması için gerekli güçlendirme önlemlerinin belirlenmesidir. Farklı hasar nedenleri değiĢik onarım ilkelerinin uygulanmasını gerektirmekle birlikte yine de hemen her durumda kullanılabilecek ortak önlemler vardır. Bu önlemler depreme dayanıklı yapı kavramı ile de bağlantılıdır.
Yapının Ağırlığı Azaltılmalıdır: Herhangi bir yapı elemanı yükünü
taĢırken çatlamıĢ ise yükü gerektiğinden fazla demektir. Bu durumda yük azaltılırsa çatlama duracağından hasar etkisi ortadan kalkacaktır. Depremde yapıya gelen kuvvet yapının ağırlığı ile orantılı olduğu için yapının ağırlığında yapılacak bir azaltma aynı oranda yapıya gelebilecek deprem kuvvetinin de azalmasını sağlayacaktır. Yapıyı hafifletmek için tuğla bölme duvarların yerine daha hafif alçı, gazbeton ya da ahĢap panolu bölme duvarlar yapılabilir.
Yapı üst katlarından bir ya da birkaçı yıkılabilir. Yapıda çatıyı yalıtım için konulmuĢ ağır malzemeler daha hafifleri ile değiĢtirilebilir. Yapı içindeki kalın sıvalar ya da dıĢ yüzündeki taĢ kaplamalar kaldırılabilir. Yapıyı hafifletme olanağı her zaman olmayabilir. Ancak bu olanaktan yararlanma yolları aranmalıdır. Merdivenlerden taĢıyıcı sisteme gelen yükleri azaltmak için merdivenlerin yüklerini doğrudan zemine aktaran düzenlemeler yapılabilir (Anadol ve Diğerleri 1973).
Yapının Sünekliği Arttırılmalıdır: Süneklik yapının enerji tüketme
gücüdür. Betonarme yapılar rijit kolon-kiriĢ birleĢimlerinin çatlayıp hasar görerek mafsallı birleĢim yerine dönüĢmesi ile depremin enerjisini tüketirler. MafsallaĢan ek yerinin yük taĢıma gücünde önemli bir kayıp olmamalıdır. Yapıların deprem sonrası onarımlarında çoğunlukla kesitlerin geniĢletilmesi, çerçeve boĢluklarına perde duvar konulması gibi önlemler kullanılmaktadır. Bunlar ise genellikle yapının dayanımını artıran fakat sünekliği artırmayan uygulamalardır. Rijitliği yüksek elemanların sünekliği azdır. Ayrıca mantolama biçimindeki güçlendirmelerde çok miktarda donatı kullanılacağından süneklik yine azalacaktır. Donatı oranı yükseldikçe süneklik azalmaktadır (Bayülke 2001). Yapılan onarım ve güçlendirme de sünekliğin ne yönde değiĢtiğini belirlemek kolay değildir. Genellikle onarım ve güçlendirme yapının sünekliğini azaltmaktadır.
Yapının TaĢıma Gücü Artırılmalıdır: Yapıda oluĢan hasar, gelen
kuvvetlere karĢı dayanımın az olmasının sonucudur. Gelen kuvvetlere karĢı yeterli dayanımın sağlanması ile hasar durdurulacak ya da bir daha olmayacaktır. Bunun gerçekleĢmesi için yapının gelen ya da gelebilecek yüklere karĢı dayanımının, eğer yetersiz ise, artırılması gerekir.
Deprem hasarına karĢı yapının özellikle yatay kuvvet taĢıma gücü artırılmalıdır. Çünkü yapı hasar gördüğü depremin sonunda, deprem öncesindeki yetersiz olduğu bu depremde kanıtlanmıĢ olan eski taĢıma gücünden bile, daha az olan bir taĢıma gücündedir. Özellikle bu durum yatay kuvvetlere karĢı dayanım için geçerlidir. Bu arada yapının düĢey yükleri değiĢmemiĢtir. Ancak yatay yüklerin etkisi ile olan hasar, yapının düĢey yük taĢımadaki güvenliğini de azaltmıĢtır. Özellikle kalıcı yatay ötelemelerin oluĢturduğu ikinci mertebe momentler ve çatlayıp zayıflamıĢ olan kolon ve kiriĢ en kesitleri dolayısı ile yapı güvenliği azalmaktadır. Yapı hasar altında düĢey yüklerini düĢük bir güvenlik payı ile taĢımaktadır. Kuvvetli bir artçı depremde yıkılabilir. Yapının onarımının ilk aĢaması zayıflamıĢ düĢey yük taĢıma kapasitesinin artırılması, yapının askıya alınması ile, ikinci aĢamada da yatay yüklere, deprem yüklerine, karĢı olan dayanımın artırılması gerekir. TaĢıma gücünün artırılması yapıya yatay ve düĢey yükleri alacak yeni elemanlar eklenmesi, mevcut elemanların en kesitlerinin geniĢletilmesi ile yapılır. Genellikle yapılan onarım ve güçlendirme ile yapının daha büyük deprem yüklerine karĢı elastik bölgede kalarak, hasar olmadan, karĢı koymasını sağlamaktır.
Yapının Dinamik Özelliklerinin ĠyileĢtirilmesi: Yapıdaki hasar, asal
titreĢim periyodu ile zemin hakim periyodunun birbirine çok yakın olmasından dolayı oluĢan rezonans ile ilgili ise, yapının dinamik özelliklerinin değiĢtirilip yapı periyodu ile zemin hakim periyodunun birbirinden uzaklaĢtırılması sağlanabilir. Bunun için zeminin dinamik özellikleri de belirlenmelidir. Daha sonra yapı periyodunun uzatılması ya da kısaltılması, yapının daha esnek ya da rijit bir konuma sokulması ile, yapı periyodu zemin hakim periyodundan uzaklaĢtırılabilir.
Yapının yükü artırılırsa periyodu uzar, ancak aynı zamanda yapıya gelen deprem yükü artar ve yapının taĢıma gücünün de artırılması gerekir. Yapının rijitliği artırılırsa periyodu kısalır. Yapıya yeni elemanlar eklenmesi ve kesitlerin geniĢletilmesi yapının hem rijitliğini hem de taĢıma gücünü arttıracaktır.
Yapının sönüm oranının artırılması ve yapıdaki katlar arasında rijitlik değiĢimlerinin uyumlu olmasının sağlanması da yapının dinamik özelliklerini iyileĢtiren
önlemlerdir. Yapının rijitliğinin üst katlardan aĢağıya doğru giderek artması, katlar arasında ani ve büyük rijitlik farklarının olmaması(üst kattan gelen perde duvarın zemin katta yapılmamıĢ olmasından ya da zemin katta yapılan perde duvarların üst katlarda kesilmiĢ olması) yapının dinamik özelliklerini iyileĢtiren önlemlerdir.
Burulma Etkisi Azaltılmalıdır: Birçok yapıda hasar yapının
katlarındaki ağırlık ve rijitlik merkezlerinin birbirinden uzak olmasının ortaya çıkardığı burulma etkisi ile oluĢmaktadır. Örneğin perde duvarların yapının bir yanında toplanmıĢ olması burulma oluĢturacağı gibi, taĢıyıcı olmayan bölme duvarların katlarda dengeli bir biçimde yerleĢtirilmemiĢ olması da, yapının ağırlık ve rijitlik merkezleri arasında fark oluĢturarak, yapıda burulma etkisi ortaya çıkarabilmektedir. Burulma sonucu yapının bazı elemanlarına gelen yatay kuvvetler, burulma etkisi oluĢmayacağı varsayımına göre yapılan hesaplarla, elemanda sağlanan dayanımdan büyük olur ve hasar yapar. Onarım sırasında eklenen perde duvarların da bir burulma etkisi yaratabilecekleri göz önünde tutulmalı ve yerleĢtirilmeleri sırasında rijitlik merkezi ile ağırlık merkezi arasındaki mesafe olabildiğince az tutulmalıdır.
Bütün bu onarım ve güçlendirme (sismik iyileĢtirme) ilkelerinin temel amacı; 1. Yapının hasar görmeden önceki performansına ulaĢtırılması,
2. Binanın depremden hasar görmesinin ve sismik tepkinin azaltılması, 3. Mevcut dayanımın arttırılması,
4. Mevcut sünekliğin arttırılması,
5. Hem mevcut dayanımın hem de sünekliğin arttırılması olarak sıralanabilir.
Betonarme çerçevelerin taĢıma gücünün arttırılması için, uygulanan yöntemlerin bazıları, kısaca Ģu Ģekilde özetlenebilir.
Donatısız dolgu duvarlarla perde uygulaması; güvenilir bir yöntem değildir.
Belli küçük ölçüde bir taĢıma gücü artıĢı sağlamasına karĢın, çerçevede düktilite artıĢı olmaz.
Donatılı yığma duvarla perde yapılması; çerçeve boĢluklarına örülen tuğla,
beton, briket ve gaz beton v.b. malzemeden üretilmiĢ duvarın her iki yüzüne hem yatay hem de düĢey yönde donatıların yerleĢtirilmesi ile yapılır. Yatay donatıların kolonlarda, düĢey donatıların da kiriĢlerde açılan deliklerde geçirilerek, yapı yüksekliği boyunca sürekliliğin sağlanması gerekmektedir.
Yapıya perde duvar eklenmesi; yapının belirli akslarına perde duvarlar inĢa
maliyetinin yüksek olması, temellerde ve perdeye bağlanan kiriĢlerde ek takviyelere yol açması, ek imalatlara (demir, kalıp, beton iĢçiliği dıĢında sıva, boya v.b.) ihtiyaç doğurması, kullanımını kısıtlamaktadır. Diğer taraftan, çok katlı yapılarda perde duvarların konsol davranıĢından dolayı üst katlarda kolonlara ek kesme kuvveti yüklemesi uygulama alanını kısıtlamaktadır.
Prefabrike panolarla dolgu duvarı yapılması; eğer bir yapıda standart açıklıklar
varsa, bu tür elemanlarla güçlendirme kullanıĢlı olabilir. Bu elemanların yapı içinde insan gücü ile taĢınabilir olmasına dikkat edilmelidir. Bu tür panolar, yerinde dökme betonarme perdelere oranla daha az yanal yük taĢırlar.
Çelik diyagonal çubuklarla bağlantı yapılması; yapıya perde duvarların
konulması yapının ağırlığını ve dolaylı olarak da yapıya gelen yanal deprem yüklerini arttırabilir. Bu olumsuzluktan kaçınmak için çerçeve boĢlukları arasına çelik çerçeveler veya diyagonal elemanlar konularak güçlendirme yapılabilir. Ancak bu tür çelik çerçeveler perdelere oranla daha az dayanıklı olur. Aynı zamanda da maliyetleri daha yüksektir.
Kesitlerin büyütülmesi; bu yöntem hasar gören elemanların bireysel takviyesi
için oldukça idealdir. Fakat söz konusu bir binada bulunan tüm kolonlar veya kiriĢler olduğunda ekonomik ve uygulanabilir olmaktan uzaklaĢmaktadır. Bu metodun daha çok prefabrike betonarme endüstri yapılarında kullanılması tavsiye edilmektedir.
Örümcek metodu ile yapılan güçlendirme (Spider Solution); özellikle en çok 12
kata kadar binalar ve doğal periyodu 0.6 sn’den küçük olan binalar için uygun olacağı deneylerle ispatlanan bir iyileĢtirme yöntemidir.
Lifler ile yapılan takviyeler; son yıllarda oldukça popüler bir güçlendirme yöntemi olarak ortaya çıkmıĢtır. Kesitlerin eğilme ve kesme kapasitelerinin arttırılmasının yanı sıra, basınç elemanlarında da sargılama etkisini arttırarak basınç dayanımını arttırmaktadır. Pahalı bir sistem olmasına rağmen, kullanımı oldukça kolaydır. Malzemenin ağırlığının çok az olması ise, diğer bir avantajdır. Diğer taraftan uzun dönem davranıĢının bilinememesi, dıĢ etkilere karĢı dayanıksızlığı ise dezavantajları olarak ortaya çıkmaktadır.
Betonarme çerçeve güçlendirme türleri ile yapı davranıĢının değiĢimi ġekil 1.11’ de verilmiĢtir.
Yukarıda açıklanan bütün yöntemler hasar görmüĢ ve/veya boĢaltılmıĢ binalar için uygun seçenek olmasına karĢın, mevcut binalara uygulanmasında sorunlar
yaratmaktadır. Bu sorunların en önemlisi binanın uygulama sırasında kullanılamamasıdır (Yılmaz, 2007).
Yapıların onarım ve güçlendirilmesine karar verilirken göz önünde tutulması gereken bir baĢka nokta yapının bulunduğu yerdeki olanaklardır. Nitelikli malzeme ve iĢçiliğin bulunamaması ile istenilen dayanımda yapılamamıĢ bir yapının güçlendirilmesi için gerekli daha yüksek nitelikli malzeme ve iĢçiliğin bu kez sağlanabileceği ve güçlendirmenin istenilen düzeyde olabileceğini beklemek gerçekçi görünmemektedir.
Onarım ve güçlendirmenin uygulamasının projeyi hazırlayanlarca denetlenerek yaptırılmasının daha etkili olacağı açıktır. Çünkü istenilen amacı sağlayacak ayrıntıların kesinlikle hiçbir ödün verilmeden yaptırılması gerekir. Bir diğer deyiĢle onarım, projeyi yapan mühendis tarafından "kendi eli" ile gerçekleĢtirilmelidir.
ġekil 1.11. Yapısal duvar ve çaprazların etkinliği (Sugano, 1980; CEB, 1993) 1.3. Amaç ve Kapsam
Yapıların tasarımında daha çok kolon ve kiriĢlerden oluĢan betonarme çerçeve sistemler kullanılır. Proje aĢamasında tüm hesaplar kolon ve kiriĢlerin analizine dayanırken, davranıĢ olarak özellikle yatay yükler etkisi altında, çerçeve boĢluklarının farklı malzeme ve Ģekillerde doldurulmasıyla oluĢan dolgu duvarlarının dayanıma katkısı göz ardı edilemeyecek kadar önemlidir. Dolgu duvarların yatay yükler altında çerçeveye yapmıĢ olduğu bu katkının önemi, yapılan çok sayıda çalıĢma sonucunda açık bir Ģekilde ortaya konulmuĢtur.
Tasarım ve boyutlandırma aĢamasında dolgu duvarların hesaba katılmaması güvenli yönde kalmakla birlikte, uygulamada duvarların geliĢi güzel yerleĢimi veya kaldırılması büyük sorunlara yol açabilmektedir. Güçlendirme yöntemine karar verilirken, kolon ve kiriĢlerin ayrı ayrı güçlendirilmesi ancak bu tür elemanların sayısının az olması ve yapının yanal rijitliğinin yeterli olması halinde ekonomik olmaktadır. Çerçeve elemanlarının büyük bir kısmının yeterli sünekliğe sahip olmaması ve yapının yeterli yanal rijitliğinin olmaması halinde, yapıda çerçevelerin dolgu duvarlarla güçlendirilmesi ya da mevcut dolgu duvarların güçlendirilerek binanın dayanımının arttırılması daha ekonomik bir çözüm olmaktadır.
Mevcut yapıların güçlendirilmesinde uygulanacak tekniğin seçiminde dikkat edilen bir diğer husus, yapının boĢaltılmasını gerektirmeyen, bina sakinlerine ve çevreye rahatsızlık vermeden çalıĢmaların yapılmasını sağlayacak nitelikte olmasıdır. Bu amaç doğrultusunda yapılacak olan betonarme çerçevelerin dolgu duvarlarının ön üretimli beton panellerle güçlendirilmesi hem betonarme çerçeveye yerinde dökme dolgu duvar rijitliğini ve sünekliğini kazandırma, hem de bahsedildiği gibi yapının boĢaltılmasını gerektirmeyen ve aynı zamanda zamandan tasarruf sağlayan uygun bir çözüm yöntemi olarak düĢünülmüĢtür. Tez çalıĢmasında ülkemizdeki betonarme yapıların çoğunda gözlemlenen bazı yapım ve tasarım kusurları olan boĢluklu tuğla dolgu duvarlı betonarme çerçeve, deney elemanı olarak kullanılmıĢtır. Bu tür sünek olmayan dolgulu betonarme çerçevelerin dolgu duvarlarının, farklı Ģekillerde oluĢturulan ön üretimli beton panellerle güçlendirilmesi durumunda, ön üretimli beton panellerin betonarme çerçevenin davranıĢına, dayanımına, sünekliğine, rijitliğine ve enerji tüketme kapasitesine etkileri incelenmiĢtir.
Buna göre bu araĢtırmanın amacını;
1) Ön üretimli beton panellerin, mevcut deprem dayanımı zayıf betonarme
çerçevelerin yatay yük etkisi altındaki dayanımına katkısının araĢtırılması,
2) Ön üretimli beton panellerin, mevcut deprem dayanımı zayıf betonarme
çerçevelerin yatay yük etkisi altındaki rijitliğine etkisinin araĢtırılması,
3) Ön üretimli beton panellerin, mevcut deprem dayanımı zayıf betonarme
çerçevelerin yatay yük etkisi altındaki enerji tüketme kapasitelerine katkısının araĢtırılması,
4) BoĢluklu tuğla dolgu duvarları ön üretimli beton panellerle güçlendirilmiĢ
betonarme çerçevelerin akma dayanımlarının, göçme Ģekillerinin ve buna bağlı olarak diğer taĢıyıcı elemanlarda meydana gelen hasar durumunun belirlenmesi,
5) BoĢluklu tuğla dolgu duvarlı güçlendirilmemiĢ betonarme çerçeve ile, tuğla
dolgu duvarları ön üretimli beton panellerle güçlendirilmiĢ betonarme çerçevelerin dayanım, rijitlik ve enerji tüketme kapasiteleri açısından karĢılaĢtırılması ve böylece uygulanan güçlendirme tekniğinin etkinliğinin araĢtırılması
6) Farklı geometrik Ģekillerde üretilen ön üretimli beton panellerle güçlendirilen
deprem dayanımı zayıf betonarme çerçevelerin yük taĢıma kapasitesi, rijitlik ve enerji tüketme kapasiteleri açısından farklılıklarının ortaya konulması,
7) Farklı geometrik Ģekillerde üretilen ön üretimli beton panellerin uygulama
kolaylıkları açısından avantaj ve dezavantajlarının değerlendirilmesi,
8) Deney sonuçlarının ve davranıĢların birbiri ile karĢılaĢtırılması,
9) Deney sonuçlarıyla analitik çözümden bulunan sonuçların karĢılaĢtırılması
olarak sıralamak mümkündür.
Bu amaçla tez kapsamında 2 katlı, tek açıklıklı, 1 / 2 geometrik ölçekli, 1 adet referans numune olarak sadece boĢluklu tuğla dolgu duvarlı betonarme çerçeve ve 5 adet boĢluklu tuğla dolgu duvarları farklı geometrik Ģekillerde üretilen ön üretimli panellerle güçlendirilen betonarme çerçeve olmak üzere toplam 6 adet deney elemanı üretilmiĢ, deprem yüklerini benzeĢtiren tersinir tekrarlanır yatay yükleme altında test edilmiĢtir. Elde edilen deneysel sonuçlar davranıĢ, dayanım, süneklik, rijitlik ve enerji tüketimi bakımından değerlendirilmiĢ ve birbirleriyle karĢılaĢtırılmıĢtır. Ayrıca TDY-07’ de önerilen doğrusal elastik hesap yöntemi ve SAP2000 programı kullanılarak doğrusal elastik olmayan statik itme analizleri yapılmıĢ ve çerçevelerin davranıĢları analitik olarak elde edilmiĢtir. Son olarak deney sonuçlarının birbiri ile karĢılaĢtırması yapılmıĢ ve daha sonra analitik sonuçlar ile karĢılaĢtırılarak birlikte yorumlanmıĢtır.
1.4. ÇalıĢmanın Önemi
Türkiye’de nüfusun ve ekonomik değerlerin büyük kısmı önemli deprem etkilerine maruz bölgelerde bulunmaktadır. Bu bölgelerde daha önce meydana gelen depremleri küçük hasarlarla ya da hasar görmeden atlatan binaların, yeni bir depremde hasar görme ihtimalleri ise artmaktadır. Deprem etkisine karĢı güçlendirilmesi gereken bu ve benzeri binalarda kullanılacak güçlendirme yönteminin ekonomi, güvenlik ve imalat hızının optimum bir noktaya çekilmesi ve güçlendirme iĢlemine de bir sıra dahilinde acil olarak baĢlanılması gerekmektedir.
Günümüzde uygulama tecrübesi göstermektedir ki, çok katlı bir betonarme binanın depreme dayanıklı hale getirilmesi için iyileĢtirilmesi, çok uzun ve yorucu bir süreçtir. Özellikle, güçlendirilecek olan binanın etkin olarak kullanımına engel olabilecek güçlendirme yöntemleri yüzünden, çoğu zaman çok acil ve önemli olmasına rağmen bu binaların güçlendirilmesinden vazgeçilmektedir.
Bu çalıĢmada, güçlendirilecek binaların miktarı, halen kullanılıyor olması ve güçlendirme iĢleminin bireyler ve ülke ekonomisine etkisi göz önüne alınarak, değiĢik bir yöntemin kullanılması önerilmekte ve araĢtırılmaktadır. Bu modelde, diğer güçlendirme yöntemlerinden farklı olarak, kullanıcıların imalat sırasında binayı terk etmeden ve önemli bir rahatsızlık vermeden, varolan boĢluklu tuğla dolgu duvarlarının ön üretimli yüksek dayanımlı betondan fabrikada üretilmiĢ, ince ve iki kiĢi tarafından taĢınabilecek, kapılardan kolaylıkla geçebilecek panellerle güçlendirilmesi uygulamasının, Türkiye’ de mevcut her tipte binada kullanılabilecek önemli bir güçlendirme alternatifi olabileceği düĢünülmektedir.
2. KAYNAK ARAġTIRMASI
Ersoy ve Uzsoy (1971), farklı özellikleri olan tek açıklıklı tek katlı 9 adet deney
elemanını test etmiĢlerdir. Deneysel çalıĢmada tüm deney elemanları tekdüze yüklemeler altında test edilmiĢtir. Dolgu duvarın kalınlığı, dolgu duvar ve çerçeve arasındaki bağlantı detayı, kiriĢ ve kolon rijitliklerinin oranındaki değiĢim çalıĢmanın değiĢkenleridir. Deneylerin sonucunda, dolgunun çerçeve yatay yük taĢıma kapasitesini % 70 artırdığı ve göçmedeki yatay deplasmanı ise %15 azalttığı, baĢlangıç rijitliğini % 500 artırdığı elde edilen bulgulardır. Ayrıca çerçeve ve dolgu arasındaki birleĢimin yatay dayanım ve sünekliği çok fazla etkilemediği sonucuna ulaĢılmıĢtır. AraĢtırmacılar deney sonuçlarını kullanarak çerçeve ve dolgulu sistemlerin elastik bölgede davranıĢı konusunda bir yargıya varabilmek amacıyla Smith'in yaklaĢımından yararlanarak bir denklem geliĢtirmiĢlerdir.
Wasti ve Gülkan (1974), çalıĢmalarında depremlerden ileri gelen yükler gibi
yatay yükler altındaki bina çerçevelerinin yapısal davranıĢı üzerindeki etkisini incelemiĢlerdir. Tuğla ve harçla ya da benzer malzemelerle oluĢturulan bir dolgu duvarın her zaman için sistemin yapısal mukavemetini arttırdığı tespit edilmiĢtir. Dolgu duvarın bir parçası olduğu yapı çerçevesinin dinamik yapısal özelliklerin önemli ölçüde değiĢtiği gözlenmiĢtir.
Klingner ve Bertero (1976, 1978), 1/3 geometrik ölçekli ve üç katlı ve tek
açıklıklı deney elemanları kullanmıĢlardır. ÇalıĢmalarda çerçeve içinde iki farklı dolgu malzemesi kullanılmıĢtır. Birinci malzeme kil tuğlalar, ikincisi ise betonarme dolgudur. Betonarme dolgu duvar, çerçevelere eĢit aralıklı filiz donatıları ile bağlanmıĢtır. Dolgu duvarın yatay ve düĢey donatı oranı eĢittir. Deney elemanları tersinir tekrarlanır yatay yükleme altında test edilmiĢtir. Kolon elemanlarına eksenel yük uygulanmıĢtır. Deney elemanları yüklemenin ilk aĢamalarında bir döküm üretilmiĢ yüksek kiriĢ gibi davranıĢ sergilemiĢlerdir. Artan yük aĢamalarında dolgu duvarın köĢeleri arasında diyagonal bir basınç çubuğunun oluĢtuğu gözlenmiĢtir. Bu aĢamadan sonra deney elemanları köĢegen doğrultusunda kolon kiriĢ birleĢim bölgelerinden mafsallar ile bağlı bir çubuğa sahip çerçeve gibi davranıĢ sergilemiĢlerdir. Diyagonal doğrultudaki basınç çubuğunda betonun ezilmesi ile deney elemanlarında çok büyük dayanım kaybı olduğu
gözlenmiĢtir. Ayrıca dolgu duvarın çerçeve sistemin göçme anındaki yatay ötelenmesini azalttığı ve dayanımın çerçevelere göre ortalama 4,5 kat arttığı görülmüĢtür.
Liauw ve Lee (1977), çok katlı beton dolgu duvarlı betonarme çerçeveler
üzerine yaptıkları deneysel çalıĢmalar sonucu analitik analiz yöntemi geliĢtirmiĢlerdir. Dolgu duvarlı çerçevenin yatay olarak uygulanan düzgün yayılı yük altında gösterdiği davranıĢlar incelenmiĢtir. GeliĢtirdikleri analiz yöntemini “EĢdeğer Çerçeve Metodu” olarak adlandıran Liauw ve Lee, dolgu panel ve çerçeve arasında bağ oluĢturulması durumunda, malzemelerin homojen, izotropik ve elastik olduğu, dolgu ile çerçeve arasındaki bağın yeterince sağlanmasıyla çerçeve elemanların ve dolgu panelin kompozit kesitler gibi davranacakları varsayımını yapmıĢlardır.
Axley ve Bertero (1979) tarafından yapılan çalıĢmada, dolgu panellerin
çerçevelerin deprem davranıĢına etkisi üzerinde durulmuĢtur. Elastik malzeme dolgulu çerçeve sistemde, dolgu panelin rijitlik etkisinin modellenmesine çalıĢılmıĢ ve rijitlik etkisinin tanımlanması için boyutsuz parametreler elde edilmiĢtir. GeliĢtirilen yöntemi dolgulu çerçevenin analizinde karmaĢıklığı azaltan ve çerçeve analizinde kullanılan uygun bir bilgisayar programına da uyarlanabilen, dolgu panelin 12 serbestlik derecesiyle (DΦF) tanımlandığı sonlu elemanlar yöntemine dayanmaktadır.
Kahn ve Hanson (1979), mevcut betonarme çerçevenin içine inĢa edilen
betonarme dolgu duvarlar için kullanılan üç çeĢit güçlendirme yöntemini incelemiĢlerdir. Deneyler tek katlı tek açıklıklı beĢ adet numune üzerinde yapılmıĢtır. Bunlardan iki model referans olarak, biri boĢ çerçeve olarak denenmiĢ, diğeri ise monolitik olarak dökülmüĢ perde duvara sahiptir. Modellerden üç tanesi farklı dolgu duvar güçlendirilme teknikleri ile güçlendirilmiĢtir. Ġlk modelde, perde duvar mevcut çerçevenin içine beton dökülerek yerleĢtirilmiĢ, ikincisinde duvar ön döküm olarak imal edilmiĢ ve çerçeveye mekanik kenetlenmeyle bağlanmıĢ, üçüncüsünde ise çerçeveye ve birbirine mekanik kenetlenmeyle bağlı altı adet eleman ön döküm olarak imal edilmiĢtir. Deneylerden elde edilen sonuçlara göre, yerinde dökülmüĢ duvar monolitik olarak dökülmüĢ duvarın yanal dayanımına yaklaĢık bir dayanım göstermiĢtir. Altı adet prefabrik panelden oluĢan dolgu duvarın yük taĢıma kapasitesi ise ancak monolitik duvarlı çerçevenin yarısı kadar elde edilebilmiĢtir. Sonuçların bu Ģekilde çıkmasının sebebi ise, monolitik olarak dökülmüĢ perde duvarın çerçeveyle uyum içerisinde
bütünlük içerisinde hareket edebilmesidir. Ayrıca monolitik perde duvarlı çerçevenin diğerlerine göre enerji tüketme kapasitesinin iki kat daha fazla olduğu ortaya çıkmıĢtır.
Yüzügüllü (1979), çeĢitli precast paneller ile güçlendirilmiĢ tek katlı tek açıklıklı on
adet betonarme çerçevenin performansını deneysel olarak araĢtırmıĢtır. 30 mm kalınlığındaki precast paneller dolgu kesme duvarı olarak deney çerçevelerine monte edilmiĢ ve tersinir tekrarlanır deprem etkileri altında test edilmiĢlerdir. Panel boyutlarının etkisi, paneller arası ve panellerin çerçeveye bağlantı tiplerinin dayanıma etkisi araĢtırılmıĢtır. Bu deney serisi içerisinde hasarlı ve hasarsız çerçeveler kullanılmıĢtır. Bu çalıĢma sonucunda, her bir çerçevenin rijitliğinde boĢ çerçeveye göre 1.3 – 2.9 kat, yük taĢıma kapasitesi 7 - 9 kat, enerji tüketme kapasitesi 1.3 – 4.9 kat artmıĢtır, göçme modu ters yüklemeden etkilenmemiĢtir, panel sayısının ikiden dörde çıkarılması ya da mevcut panel kolon birleĢimi göçme modunu değiĢtirmemiĢ fakat kendi rijitlikleri üzerinde çok az tesiri olmuĢtur. Panel sayısının arttırılması ve sürekli birleĢim kullanılması enerji tüketme kapasitesini arttırmıĢtır.
Liauw (1979, 1980), deneylerinde depremi benzeĢtiren dinamik yükleme
kullanmıĢtır. ÇalıĢmada tek açıklıklı, dört katlı çelik çerçeve ve betonarme dolgulu deney elemanları kullanılmıĢtır. Çerçevenin yüksekliğinin geniĢliğine oranı, dolguda boĢluk oranı ve dolgu ile çerçeve arasındaki bağlantı detayı araĢtırmada kullanılan değiĢkenlerdir. Çerçeveyle dolgu arasındaki bağlantı elemanlarının, boĢluklu ve boĢluksuz deney elemanlarında rijitlik ve dayanımı etkilediği gözlenmiĢtir. Ayrıca boĢluğun sistemdeki rijitlik ve dayanımı olumsuz Ģekilde etkilediği belirlenmiĢtir.
Hayashi ve diğ. (1980), bu çalıĢmada, dolgu duvarlarla güçlendirme (boĢ
çerçevelerin yerinde üretim betonarme dolgular ile güçlendirilmesi) ve kolonların mantolanması (kolonların hasır donatı sarılarak mantolanması) konuları incelenmiĢtir. Özellikle güçlendirilen çerçevelerde dayanım, rijitlik ve sünekliğin aynı anda artırılabilmesi için kullanılan karma güçlendirme teknikleri üzerinde çalıĢılmıĢtır. ÇalıĢmada, 6 adet tek katlı tek açıklıklı dolgu duvarlı çerçeve deneyi yapılmıĢtır. Biri boĢ çerçeveden ve diğeri çerçeveyle çevrili monolitik bir duvardan oluĢan ilk iki numune referans elemanı olarak seçilmiĢtir. Denenen diğer 4 numuneden, ilkinde küçük beton kesme kamaları kullanılmıĢtır. Ġkinci elemanda, kullanılan çelik parçaların ankrajı kiriĢ yüzeyinin pürüzlendirilmesiyle yapılmıĢtır. Üçüncü elemanda, kolon ve kiriĢlerin
iç yüzlerine pürüzlendirilmeden ankrajlanmıĢtır. Dördüncü elemanda ise, çelik elemanların iç yüzeylere ankrajı pürüzlendirilerek yapılmıĢtır.Deney sonuçlarına göre;
a) Dolgu duvarlar dayanım ve rijitliği arttırırken, kolon mantolaması süneklik kapasitesini arttırmaktadır.
b) Dolgulu çerçeveler boĢ çerçevelere göre daha fazla dayanım ve rijitliğe sahip olmuĢtur.
c) Büyük yer değiĢtirmelerde çelik parçalar betondan sıyrılmıĢtır.
d) Yük taĢıma kapasiteleri, perdeyle monolitik çerçevenin kapasitesinin 0.55-0.72 katı arasında olmuĢtur.
e) Denesel sonuçlara göre, betonarme dolgular yapıların yanal dayanımını arttırmakta, mantolama ise kolonların kesme dayanımını ve sünekliğini artırmaktadır.
Higashi ve diğ. (1980), tek katlı tek açıklıklı onüç adet deney elemanı
kullanmıĢlardır. Deney elemanlarını çeĢitli tekniklerle güçlendirmiĢ ve yatay yükleme altında test etmiĢlerdir. Çerçeve elemanlarını yerinde dökme dolgu duvar, çerçeve içini dolduran ön üretimli paneller, çerçeve içinde boĢluğun bırakıldığı ön üretimli paneller kullanarak güçlendirmiĢlerdir. Ayrıca çerçeve elemanını diyagonal doğrultuda çelik çubuklar, çelik çerçeve ve çelik makas kullanarak güçlendirmiĢlerdir. Güçlendirilen bütün deney elemanları bir döküm dolgu duvarlı ve çerçeve deney elemanı arasında dayanım göstermiĢlerdir. Bir döküm dolgu duvarlı deney elemanıyla, yerinde dökme dolgu duvarıyla güçlendirilmiĢ deney elemanı benzer davranıĢ sergilemiĢlerdir. AraĢtırmacılar betonarme çerçeve için analitik bir model geliĢtirmiĢlerdir. Ön üretimli veya yerinde dökme dolgu duvarını çerçeve içinde diyagonal doğrultuda iki ucundan mafsallarla mesnetlenmiĢ çubuk elemanlar olarak modellemiĢlerdir. Çapraz çubukların geometrisinin birçok değiĢkene bağlı olduğunu belirtmiĢlerdir.
Yoichi ve Toneo' nün (1980) çalıĢmasında, 13 adet 1/3 geometrik ölçekli, tek
açıklıklı, tek katlı betonarme çerçeve elemanı, içine çeĢitli dolgular ilave edilerek güçlendirilmiĢ, tersinir tekrarlanır yatay yükleme altında test edilmiĢtir. AraĢtırmada çerçeve içinde kullanılan dolgular; yerinde üretimli tam dolu dolgu duvar, çerçeve içinde bir boĢluk kalacak Ģekilde yerleĢtirilmiĢ ön üretimli paneller ve çelik kafestir. Ayrıca betonarme çerçeve çelik gergi çubuklarıyla güçlendirilmiĢtir. Güçlendirilen deney elemanları çerçeve ile bir döküm deney elemanı arasında bir davranıĢ sergilemiĢtir. Çelik
gergi ve kafesle güçlendirilmiĢ elemanlar ön üretimli deney elemanı kadar sünek bir davranıĢ sergilemiĢtir. Tüm deney elemanlarının rijitlik ve dayanımları elastik olmayan analitik çerçeve modellemesi kullanılarak hesaplanmıĢ ve deney sonuçlarıyla karĢılaĢtırılmıĢtır.
Broken ve Bertero (1981), araĢtırmacılar betonarme çerçeve ve dolgu
sistemlerin dinamik davranıĢını incelemek amacıyla 18 adet deney elemanını test etmiĢlerdir. Yükleme, deprem yüklerini benzeĢtiren tersinir- tekrarlanır yatay yüklemedir. Deney elemanlarının tasarlanmasında, gerçek 11 katlı ve 3 açıklıklı bir yapı çerçevesinin bir bölümü düĢünülerek, 1 / 3 geometrik ölçekli olarak, Klingner ve Bertero’un deney elemanlarına özdeĢ olacak Ģekilde seçilmiĢlerdir. ÇalıĢmadaki değiĢkenler, birbirinden farklı dört tip dolgu malzemesidir. Bunlar, sırası ile kil ve beton tuğlalar, dıĢına hasır donatı yerleĢtirilmiĢ tuğlalar ve hafif beton paneller olarak sıralanabilir. ÇalıĢma sonucunda elde edilen sonuçlar aĢağıda kısaca özetlenmiĢtir.
a) BoĢ çerçeve sistemlerin yanal rijitlik ve dayanımını dolgu duvar her alternatifte önemli ölçüde artırmaktadır.
b) Yanal rijitlik ve dayanım, yük geçmiĢi ile yakından ilgilidir. Özellikle monotonik (tekdüze) yüklemelerde panel donatısının detaylandırması ve yerleĢim düzeni davranıĢı fazla etkilememektedir. Fakat tersinir - tekrarlanır yüklemede donatı detaylandırması, yerleĢimi ve panel ile çerçeve arasındaki bağlantı Ģekli davranıĢ üzerinde büyük etkiler yapmaktadır.
c) Tüm deney elemanlarında hasar zemin katta oluĢmuĢtur.
d) BaĢlangıç yanal rijitliği perde duvarda boĢ çerçeveye göre yaklaĢık 5 kat daha artmıĢtır.
e) Paneller boĢ çerçeve davranıĢında yanal deplasmanı büyük oranda kısıtlamıĢtır.
Higashi ve diğ. (1984), betonarme çerçeveleri yerinde dökme dolgu duvar, çerçeve
içini dolduran ön üretimli paneller ve yerinde dökme parçasal dolgu duvarıyla güçlendirmiĢlerdir. AraĢtırmada 4 adet üç katlı tek açıklıklı, üç katlı ve iki açıklıklı deney elemanı kullanılmıĢtır. Deneyler sonucunda yerinde dökme tam dolu dolgu duvarıyla güçlendirilmiĢ deney elemanı, bir döküm dolgu duvarlı deney elemanıyla benzer davranıĢ sergilemiĢtir. Tam dolu dolgu duvarlı deney elemanlarından tek açıklı olanlar
