ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
SÜNEKLĐK DÜZEYĐ YÜKSEK YATAY YÜK TAŞIYAN ÇELĐK SĐSTEMLER ĐÇĐN TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ’NDE VERĐLEN
TASARIM KURALLARININ DEĞERLENDĐRĐLMESĐ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Đnş. Müh. Egemen ERSÖZ
HAZĐRAN 2008
Anabilim Dalı : ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ
ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
SÜNEKLĐK DÜZEYĐ YÜKSEK YATAY YÜK TAŞIYAN ÇELĐK SĐSTEMLER ĐÇĐN TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ’NDE VERĐLEN
TASARIM KURALLARININ DEĞERLENDĐRĐLMESĐ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Đnş. Müh. Egemen ERSÖZ
501051038
HAZĐRAN 2008
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 5 Mayıs 2008 Tezin Savunulduğu Tarih : 9 Haziran 2008
Tez Danışmanı : Prof.Dr. Cavidan YORGUN Diğer Jüri Üyeleri : Prof.Dr. Nesrin YARDIMCI
ÖNSÖZ
Đ.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü, Đnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Mühendisliği Yapı Analizi yüksek lisans programı çerçevesinde gerçekleştirilen bu yüksek lisans tezinde süneklik düzeyi yüksek yatay yük taşıyan sistemler incelenmiş, yönetmelik kurallarına uyularak örnek bir yapının bu sistemlerle tasarımı yapılmıştır.
Tez aşamasındaki çalışmalarım sırasında yol gösterici katkıları için danışman hocam Prof. Dr. Cavidan YORGUN’a, ilgi ve yardımlarından dolayı Araş.Gör. Cüneyt VATANSEVER’e teşekkürlerimi sunarım.
Her konuda en büyük desteğim aileme teşekkür ederim.
İÇİNDEKİLER
KISALTMALAR vi
TABLO LİSTESİ vii
ŞEKİL LİSTESİ ix SEMBOL LİSTESİ xi ÖZET xiv SUMMARY xv 1. GİRİŞ 1 1.1 Genel Bilgi 1
1.2 Konu ve İlgili Çalışmalar 1
2. MERKEZİ ÇELİK ÇAPRAZLI PERDELER 3
2.1 Tanım 3
2.2 Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler 5
3. GÜÇLENDİRİLMEMİŞ RİJİT ÇERÇEVE SİSTEMLERİ 9
3.1 Tanım 9
3.2 Tasarımda Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar 10
4. DBYBHY 2007 ’ DE VERİLEN ÇELİK BİNALAR İÇİN DEPREME
DAYANIKLI TASARIM KURALLARI 15
4.1 Kapsam 15
4.2 Genel Kurallar 17
4.2.1 Çelik Taşıyıcı Sistemlerin Sınıflandırılması 17
4.2.2 İlgili Standartlar 17
4.2.3 Malzeme Koşulları ve Emniyet Gerilmeleri 18 4.2.4 Arttırılmış Deprem Etkileri 19 4.2.5 İç Kuvvet Kapasiteleri ve Gerilime Sınır Değerleri 20 4.3 Süneklik Düzeyi Yüksek Çerçeveler 20
4.3.1 Enkesit Koşulları 20
4.3.2 Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Koşulu 22 4.3.3 Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Koşulunun Bazı
Kolonların Sağlanamaması Durumu 23
4.3.4 Kiriş - Kolon Birleşim Bölgeleri 23
4.3.5 Kolon ve Kiriş Ekleri 27
4.5 Merkezi Ve Dışmerkez Çelik Çaprazlı Perdeler 28 4.6 Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler 29
4.6.1 Enkesit Koşulları 29
4.6.2 Yatay Yüklerin Dağılımı 30 4.6.3 Çaprazların Birleşimleri 30 4.6.4 Özel Çapraz Düzenleri İçin Ek Koşullar 31
4.6.5 Kolon Ekleri 31
4.7 Temel Bağlantı Detayları 31
4.8 Moment Aktaran Çerçevelerde Kiriş-Kolon Birleşim Detayları 32 4.8.1 Kapsam ve Genel Hususlar 32 4.8.2 Kiriş-Kolon Birleşim Detayları 32 4.8.2.1 Alın Levhalı Bulonlu Birleşim Detayı 32 4.8.2.2 Takviyeli Alın Levhalı Bulonlu Birleşim Detayı 34 4.8.2.3 Alın Levhasız Bulonlu Birleşim Detayı 35 4.8.2.4 Kaynaklı Birleşim Detayı 36 4.8.2.5 Ek Başlık Levhalı Kaynaklı Birleşim Detayı 37 4.8.2.6 Zayıflatılmış Kiriş Enkesiti Kaynaklı Birleşim Detayı 38
5. FEMA 350’ DE VERİLEN MOMENT AKTARAN KİRİŞ-KOLON BİRLEŞİM DETAYLARI İLE İLGİLİ SINIRLAMALAR VE
HESAP YÖNTEMLERİ 40
5.1 Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı 40
5.1.1 Uygulama Kriterleri 40
5.1.2 Uygulama Sınırları 45
5.2 Takviyeli Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı 46
5.2.1 Uygulama Kriterleri 46
5.2.2 Uygulama Sınırları 49
5.3 Alın Levhasız Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı 50
5.3.1 Uygulama Kriterleri 50
5.3.2 Uygulama Sınırları 54
5.4 Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayı 55
5.4.1 Uygulama Kriterleri 55
5.4.2 Uygulama Sınırları 56
5.5 Ek Başlık Levhalı Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayı 57
5.5.1 Uygulama Kriterleri 57
5.5.2 Uygulama Sınırları 58
5.6 Zayıflatılmış Kiriş Enkesiti Kaynaklı Birleşim Detayı 59
5.6.1 Uygulama Kriterleri 59
5.6.2 Uygulama Sınırları 60
6. BİR DOĞRULTUDA SÜNEKLİK DÜZEYİ YÜKSEK ÇERÇEVE DİĞER DOĞRULTUDA SÜNEKLİK DÜZEYİ YÜKSEK MERKEZİ
ÇAPRAZLI PERDELERDEN OLUŞAN 6 KATLI ÇELİK BİNA 61
6.1 Sistem 61
6.2 Düşey Yükler 64
6.2.1 Çatı Döşemesi 64
6.2.2 Normal Kat Döşemesi 65
6.2.3 Cephe Zati Ağırlığı 65
6.2.4 Dış Duvar Yükleri 65
6.3 Rüzgar Yükleri 65
6.4 Deprem Karakteristikleri 67
6.5 Düzensizliklerin Kontrolü 68
6.6 Binanın Birinci Doğal Titreşim Periyodunun Bulunması 68 6.7 Toplam Eşdeğer Deprem Yükünün Hesabı 71 6.8 Katlara Etkiyen Eşdeğer Deprem Yüklerinin Belirlenmesi 72 6.9 Deprem Yüklerinin Etkime Noktaları 73
6.10 Yük Birleşimleri 74
6.11 Sistem Analizi 75
6.12 Göreli Kat Ötelemelerinin Kontrolü 76
6.13 İkinci Mertebe Etkileri 77
6.14 Sistem Elemanlarının Boyutlandırılması 78 6.14.1 İkincil Döşeme Kirişlerinin Boyutlandırılması 78 6.14.2 Ana Çerçeve Kirişlerinin Boyutlandırılması 78 6.14.3 Çaprazların Bağlandığı Kirişlerin Boyutlandırılması 82 6.14.4 Çaprazların Boyutlandırılması 86 6.14.5 Kolonların Boyutlandırılması 88 6.14.6 Taşıyıcı Sistem Elemanları Enkesit Profilleri 92 6.15 Süneklik Düzeyi Yüksek Sistemlerde Kolonların Kirişlerden Daha
Güçlü Olması Kontrolleri 92
6.16 Kolon-Kiriş Birleşim Bölgesinin Tasarımı 98 6.16.1 Moment Aktaran Kolon-Kiriş Birleşimleri 98 6.16.1.1 Alın Levhalı Bulonlu Moment Aktaran Kolon-Kiriş Birleşimi
(FEMA 350’ye Göre Tasarım) 99
6.16.1.2 Alın Levhasız Bulonlu Moment Aktaran Kolon-Kiriş
Birleşimi (DBYBHY 2007’ye Göre Tasarım) 103 6.17 Mafsallı Kolon-Kiriş Birleşimi 108 6.18 Kolonların Temel Bağlantı Detayının Tasarımı 109 6.19 Çapraz – Kiriş Birleşim Detayının Tasarımı 119 6.20 Süneklik Düzeyi Yüksek Farklı Yatay Yük Taşıyan Düzenlerin
Ağırlıklarının Karşılaştırılması 121
7. SONUÇLAR 122
KISALTMALAR
DBYBHY : Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönemelik FEMA : Federal Emergency Management Agency
TS 648 : Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları
TS 498 : Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri
TABLO LĐSTESĐ
Sayfa No
Tablo 4.1 : Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı (R)………... 16
Tablo 4.2 : DBYBHY 2007’de Da Arttırma Katsayıları………. 19
Tablo 4.3 : DBYBHY 2007 Büyütme Katsayıları………. 19
Tablo 4.4 : DBYBHY 2007’de Verilen Enkesit Koşulları……….. 21
Tablo 4.5 : Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……… 33
Tablo 4.6 : Takviyeli Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları………... 34
Tablo 4.7 : Alın Levhasız Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……… 36
Tablo 4.8 : Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……….. 37
Tablo 4.9 : Ek Başlık Levhalı Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları………... 38
Tablo 4.10 : Zayıflatılmış Kiriş Enkesiti Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……… 39
Tablo 5.1 : Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları………... 45
Tablo 5.2 : Takviyeli Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları………... 49
Tablo 5.3 : Alın Levhasız Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……… 54
Tablo 5.4 : Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……….. 56
Tablo 5.5 : Ek Başlık Levhalı Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları………... 58
Tablo 5.6 : Zayıflatılmış Kiriş Enkesiti Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayının Uygulama Sınırları……… 60
Tablo 6.1 : Rüzgar Yükleri……….. 67
Tablo 6.2 : Kat Ağırlıkları ve Kat Kütleleri……….... 69
Tablo 6.3 : Süneklik Düzeyi Yüksek Çerçeve Doğrultusu Fiktif Yüklerden Oluşan Kat Yer Değiştirmeleri……… 70
Tablo 6.4 : Yüksek Merkezi Çaprazlı Perde Doğrultusu Fiktif Kuvvetlerden Oluşan Kat Yer Değiştirmeleri………... 70
Tablo 6.5 : Katlara Etkiyen Eşdeğer Deprem Yükleri……… 73
Tablo 6.6 : Süneklik Düzeyi Yüksek Çerçeve (y) Doğrultusu Kat Ötelemeleri……… 77
Tablo 6.7 : Merkezi Çaprazlı Perde (x) Doğrultusu Kat Ötelemeleri…. 77 Tablo 6.8 : 1 Aksında Merkezi Çaprazlı Perdede Katlara Etkiyen Eşdeğer Deprem Yükleri………... 82
Tablo 6.9 : Sistem Eleman Profilleri………... 92 Tablo 6.10 : Çerçeve Düzenlerinin Eleman ve Toplam Ağırlıkları…….. 121
ŞEKĐL LĐSTESĐ
Sayfa No Şekil 2.1 : Merkezi Çaprazlı Perdelerin Lineer Olmayan Çevrimsel
Davranışı………... 4 Şekil 2.2 : Lineer Olmayan Tersinir Yükler Altındaki Davranışın
Đyileşmesi……….. 4
Şekil 2.3 : Tipik Merkezi Çaprazlı Çerçeve Biçimleri……….. 5
Şekil 2.4 : Çapraz Sisteminde Düzlem Dışı Burkulma Đçin Çapraz Eleman-Düğüm Levhası Detayı……… 8
Şekil 3.1 : Süneklik Düzeyi Yüksek Güçlendirilmemiş Çerçeve……... 10
Şekil 3.2 : Kuvvetli Kolon Zayıf Kiriş Durumu………. 11
Şekil 3.3 : Kaynakta ya da Panel Bölgesinde Gözlemlenen Hasarlar 11 Şekil 3.4 : Panel Bölgesi……… 12
Şekil 3.5 : Panel Bölgesinde Diyagonal Berkitme Levhası Kullanım Detayı……… 12
Şekil 3.6 : Kirişin Moment-Dönme Eğrisi……….. 13
Şekil 3.7 : Kiriş Enkesiti……… 14
Şekil 4.1 : Kolon-Kiriş Birleşim Bölgesi Momentleri……… 22
Şekil 4.2 : Kayma Bölgesi……….. 25
Şekil 4.3 : Takviye Levhaları………. 26
Şekil 4.4 : Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler……….. 28
Şekil 4.5 : Dışmerkez Çelik Çaprazlı Perdeler……….. 29
Şekil 4.6 : Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı………. 33
Şekil 4.7 : Takviyeli Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı……… 34
Şekil 4.8 : Alın Levhasız Bulonlu Birleşim Detayı………... 35
Şekil 4.9 : Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayı………. 36
Şekil 4.10 : Ek Başlık Levhalı Kaynaklı Kiriş-Kolon Birleşim Detayı 37
Şekil 4.11 : Zayıflatılmış Kiriş Enkesiti Kaynaklı Birleşim Detayı……. 38
Şekil 5.1 : Mp Momenti ve Vp Kuvveti……… 40
Şekil 5.2 : Mf ve Mc Momentleri……… 40
Şekil 5.3 : Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı Geometrisi………. 41
Şekil 5.4 : c uzunluğu………. 43
Şekil 5.5 : k uzunluğu………. 44
Şekil 5.6 : Takviyeli Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı Geometrisi………. 47
Şekil 5.7 : Alın Levhasız Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detayı Geometrisi………. 51 Şekil 5.8 : Zayıflatılmış Kiriş Enkesiti Kaynaklı Kiriş-Kolon 59
Birleşim Detayının Başlık Geometrisi………..
Şekil 6.1 : Genel Sistem Görünüşü ve Hesap Modeli……… 61
Şekil 6.2 : Normal Kat Sistem Planı……….. 62
Şekil 6.3 : Tipik Sistem Enkesiti (1 aksı çerçevesi)………... 63
Şekil 6.4 : Tipik Sistem Enkesiti (A aksı çerçevesi)……….. 64
Şekil 6.5 : Cephe Kolonlarının Rüzgar Yükleri ve Mesnet Tepkileri 66 Şekil 6.6 : Fiktif Yükler……….. 69
Şekil 6.7 : Kaydırılmış ve Kaydırılmamış Kütle Merkezi………. 74
Şekil 6.8 : Katlara Etkiyen Eşdeğer Deprem Yükleri……… 83
Şekil 6.9 : Kolon ve Kiriş Uç Moment Kapasiteleri……….. 93
Şekil 6.10 : Alın Levhalı Bulonlu Moment Aktaran Kiriş-Kolon Birleşimi Detayı……… 101
Şekil 6.11 : Moment Aktaran Kiriş Kolon Birleşim Detayı………. 104
Şekil 6.12 : Mafsallı Kiriş-Kolon Birleşim Detayı……….. 108
Şekil 6.13 : Kolon Temel Bağlantı Detayı………... 110
SEMBOL LĐSTESĐ
A : Enkesit alanı Ak : Kesme alanı
An : Faydalı enkesit alanı b : Genişlik
bcf : Kolon kesitinin başlık genişliği bbf : Kiriş kesitinin başlık genişliği D : Dairesel halka kesitlerde dış çap Da : Akma gerilmesi arttırma katsayısı db : Kiriş enkesit yüksekliği
dc : Kolon enkesit yüksekliği E : Deprem yükü simgesi Es : Yapı çeliği elastisite modülü e : Bağ kirişi boyu
G : Sabit yük simgesi
Hort : Düğüm noktasının üstündeki ve altındaki kat yüksekliklerinin ortalaması h : Gövde levhası yüksekliği
hi : Binanın i’inci katının kat yüksekliği
ℓb : Kirişin yanal doğrultuda mesnetlendiği noktalar arasındaki uzaklık ℓn : Kiriş uçlarındaki olası plastik mafsal noktaları arasındaki uzaklık
Md : Düşey yükler ve deprem yüklerinin ortak etkisi altında hesaplanan eğilme
momenti
Mp : Eğilme momenti kapasitesi
Mpa : Kolonun alt ucunda hesaplanan moment kapasitesi
Mpi : Kirişin sol ucu i’de hesaplanan pozitif veya negatif moment kapasitesi Mpj : Kirişin sağ ucu j’de hesaplanan negatif veya pozitif moment kapasitesi Mpn : Đndirgenmiş moment kapasitesi
Mpü : Kolonun üst ucunda hesaplanan moment kapasitesi
Mvi : Kirişin sol ucu i’ deki olası plastik mafsaldaki kesme kuvvetinden dolayı
kolon yüzünde meydana gelen ek eğilme momenti
Mvj : Kirişin sağ ucu j’ deki olası plastik mafsaldaki kesme kuvvetinden dolayı
kolon yüzünde meydana gelen ek eğilme momenti Nbp : Eksenel basınç kapasitesi
Nçp : Eksenel çekme kapasitesi
Nd : Düşey yükler ve deprem yüklerinin ortak etkisi altında hesaplanan eksenel
kuvvet
Q : Hareketli yük simgesi
R : Taşıyıcı sistem davranış katsayısı
ry : Kiriş başlığının ve gövdenin basınç gerilmeleri etkisindeki bölümünün
1/3’ünün yanal doğrultudaki atalet yarıçapı t : Kalınlık
tbf : Kiriş kesitinin başlık kalınlığı tcf : Kolon kesitinin başlık kalınlığı
tmin : Kayma bölgesindeki en küçük levha kalınlığı
tp : Takviye levhaları dahil olmak üzere, kayma bölgesindeki toplam levha
kalınlığı
tt : Takviye levhası kalınlığı tw : Gövde kalınlığı
u : Kayma bölgesi çevresinin uzunluğu
Vd : Düşey yükler ve deprem yüklerinin ortak etkisi altında hesaplanan kesme
kuvveti
Vdy : Kirişin kolona birleşen yüzünde düşey yüklerden meydana gelen basit kiriş
kesme kuvveti
Ve : Kolon-kiriş birleşim bölgesinin gerekli kesme dayanımı Vke : Kayma bölgesinin gerekli kesme dayanımı
Vik : Çerçeveli veya perdeli-çerçeveli sistemlerin çerçevelerinde, binanın i’inci
katındaki tüm kolonlarda, gözönüne alınan deprem doğrultusunda Bölüm 2’ye göre hesaplanan kesme kuvvetlerinin toplamı
Vis : Çerçeveli veya perdeli-çerçeveli sistemlerin çerçevelerinde, binanın i’inci
katında Denk.4.3’ün hem alttaki hem de üstteki düğüm noktalarında sağlandığı kolonlarda, gözönüne alınan deprem doğrultusunda Bölüm 2’ye göre hesaplanan kesme kuvvetlerinin toplamı
Vp : Kesme kuvveti kapasitesi
Vpn : Đndirgenmiş kesme kuvveti kapasitesi Wαααα p : Plastik mukavemet momenti
i : Herhangi bir i’inci katta hesaplanan Vis / Vik oranı
ΔΔΔΔ
i : Binanın i’inci katındaki göreli kat ötelemesi
γγγγ
p : Bağ kirişi dönme açısı
ΩΩΩΩ
o : Büyütme katsayısı
σσσσ
a : Yapı çeliğinin akma gerilmesi
σσσσ
bem : Elemanın narinliğine bağlı olarak, TS-648’e göre hesaplanan basınç emniyet
gerilmesi
σσσσ
em : Emniyet gerilmesi
θp : Göreli kat ötelemesi açısı
Vt : Eşdeğer deprem yükü yönteminde göz önüne alınan deprem doğrultusunda
binaya etkiyen toplam eşdeğer deprem yükü (taban kesme kuvveti) A(T) : Spektral ivme katsayısı
S(T) : Spektrum katsayısı ΔΔΔΔ
FN : Binanın N’inci katına (tepesine) etkiyen ek eşdeğer deprem yükü
Fi : Eşdeğer deprem yükü yönteminde i’inci kata etkiyen eşdeğer
deprem yükü
σσσσ
eb : Yalnız basınç kuvveti etkisi altında hesaplanan gerilme
σσσσ
bx : Yalnız Mx eğilme momenti etkisi altında hesaplanan (eğilme-basınç) başlığı gerilmeleri
σσσσ
by : Yalnız My eğilme momenti etkisi altında hesaplanan (eğilme-basınç) başlığı gerilmeleri
σσσσ
Bx : Yalnız Mx eğilme momenti etkisi altında uygulanacak (eğilme-basınç) başlığı için emniyet gerilmesi
σσσσ
By : Yalnız My eğilme momenti etkisi altında uygulanacak (eğilme-basınç) başlığı için emniyet gerilmesi
Cmx : Mx moment diyagramını ve hesap yapılan düzleme dik doğrultuda çubuğun tutulma düzenini göz önünde tutan katsayı
Cmy : My moment diyagramını ve hesap yapılan düzleme dik doğrultuda çubuğun
tutulma düzenini göz önünde tutan katsayı
σσσσ
ex’ : (x – x) asal ekseni etrafındaki burkulma için hesaplanan ve ‘Euler
Gerilmesi’nde türetilen gerilme
σσσσ
ey’ : (y – y) asal ekseni etrafındaki burkulma için hesaplanan ve ‘Euler
Gerilmesi’nde türetilen gerilme
Cb : Çubuğun moment düzlemine dik düzlem içinde tutulan ve eğilme momenti
diyagramının şekline göre tablodan bulunan katsayı Ex : x yönündeki deprem yükü sembolü
Exp : x yönündeki (+0.05) ek dış merkezlik etkisi içeren deprem yükü sembolü ExN : x yönündeki (-0.05) ek dış merkezlik etkisi içeren deprem yükü sembolü Ey : y yönündeki deprem yükü sembolü
Eyp : y yönündeki (+0.05) ek dış merkezlik etkisi içeren deprem yükü sembolü EyN : y yönündeki (-0.05) ek dış merkezlik etkisi içeren deprem yükü sembolü Wx : x yönündeki rüzgar yükü
SÜNEKLĐK DÜZEYĐ YÜKSEK YATAY YÜK TAŞIYAN ÇELĐK SĐSTEMLER ĐÇĐN TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ’NDE VERĐLEN TASARIM KURALLARININ DEĞERLENDĐRĐLMESĐ
ÖZET
Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, çelik yapılarda moment aktaran çerçeveler ve merkezi çaprazlı perdeler tanımlanmıştır. Deprem Bölgelerinde Yapılan Binalar Hakkında Yönetmelik 2007’nin 4. bölümü olan ‘Çelik Binalar Đçin Depreme Dayanıklı Tasarım Kuralları’ verilmiştir. Türk Deprem Yönetmeliği’nde yapım kriterleri verilen kolon-kiriş birleşim bölgelerine ait FEMA 350’de detaylı şekilde yer alan tasarım kuralları anlatılmıştır. Örnek bir yapının süneklik düzeyi yüksek çerçeveler ve süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı perdelerle tasarımı yapılmış ve tasarım sırasında Türk Deprem Yönetmeliği’nin gerektirdiği kurallar uygulanmıştır.
Birinci bölümde, genel bilgiler ve yapılan çalışmalardan bahsedilmiştir.
Đkinci bölümde, binanın yatay yük taşıyıcı sistemlerinden süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı perdeler açıklanmıştır. Üçüncü bölümde süneklik düzeyi yüksek çerçevelerle ilgili tanımlama ve şekiller yer almaktadır.
Dördüncü bölümde, DBYBHY 2007’nin dördüncü bölümünde yer alan ‘Çelik Binalar Đçin Depreme Dayanıklı Tasarım Kuralları’na yer verilmiştir.
Beşinci bölümde, DBYBHY 2007’nin 4. bölümünde verilen moment aktaran kiriş-kolon birleşim detaylarının FEMA 350’de yer alan sınırlamaları ve hesap yöntemlerinden bahsedilmiştir.
Altıncı bölümde, DBYBHY 2007 esas alınarak 6 katlı, 4x4 açıklıklı çelik bir yapının tasarımı yapılmıştır. Bina bir doğrultuda süneklik düzeyi yüksek çerçevelerlen, diğer doğrultuda süneklik düzeyi yüksek merkezi çelik çaprazlı perdelerle teşkil edilmiştir. Yapısal analiz için SAP2000 bilgisayar programı kullanılmıştır.
Son bölümde ise sayısal değerlendirmeden elde edilen sonuçlar ve yorumlar yer almaktadır.
EVALUATION OF THE 2007 DESIGN SPECIFICATIONS FOR BUILDINGS IN EARTHQUAKE REGIONS WITH HIGH DUCTILITY SEISMIC LOAD RESISTING STEEL SYSTEMS
SUMMARY
In this study which is presented as a M.Sc Thesis, moment frames and concentrically braced frames are defined. Earthquake Resistant Design Code for Steel Buildings which is the fourth chapter of Design Specifications for Building in Earthquake Region 2007 is given. Restriction and calculation methods of the beam to column connections in FEMA 350, which are given in DBYBHY 2007 shortly, are given . Design rules are applied to design a sample steel structure with special moment frames and special concentrically braced frames.
In the first chapter, general informations and studies are discussed.
In the second chapter, special concentrically braced frames which are a part of the lateral load resisting system of the structure are explained. In the third chapter special moment frames are defined and figures about these systems are given.
In the fourth chapter, Earthquake Resistant Design Code for Steel Buildings which is the fourth chapter of Design Specifications for Building in Earthquake Region 2007 is given.
In the fifth chapter, restriction and calculation methods in FEMA 350 for the beam to column connection details in moment frames are given.
In the sixth chapter, considering Design Specifications for Buildings in Earthquake Region 2007, a steel structure system 6 stories, 4x4 span also constituted with special moment frames in one direction and special concentrically braced frames in the other direction is analysed. SAP2000 computer program is used in the analysis of the buildings.
In the last chapter evaluation of the numerical analysis and comments are presented.
1. GĐRĐŞ
1.1 Genel Bilgi
Dünya üzerinde doğal afetlerin en önemlilerinden biri olan depremler her yıl binlerce kişinin ölümüne ve büyük çapta maddi zararlara neden olmaktadır. Deprem etkisinin bu denli maddi,manevi zararlara neden olmasının sebebi özellikle mühendislik yaklaşımından yoksun yapılardır.
Depremin bir özelliği de önceden uyarı vermeden meydana gelmesidir. Birtakım ön belirtiler sezilse bile günümüzde henüz depremi önceden tahmin edecek güvenilir teknikler mevcut değildir. Dünya üzerinde pek çok aktif fay hattı bulunduğunu hatırlayacak olursak deprem riskiyle yaşamak ve her an hazırlıklı olmak bir zorunluluktur.
Ülkemiz topraklarının da büyük bölümünün önemli deprem riski altında olduğu bilinen bir gerçek olmasına karşın, yaşanan her deprem sonrası önemli ölçüde can ve mal kayıpları ortaya çıkmaktadır.
Mühendislik ve deprem bilimindeki gelişmeler ile tüm kayıpları en aza indirmek mümkündür. Tasarımı doğru yapılmış ve uygulanmış çelik yapı sistemleri deprem yükleri altında rijit ve sünek davranış göstererek deprem yüklerinin güvenli olarak aktarılmasını sağlar.
1.2 Konu ve Đlgili Çalışmalar
Deprem kuşağında yer alan ülkemizde depreme dayanıklı yapı tasarımı hakkında yapılan çalışmalar sonucunda DBYBHY 2007 hazırlanmıştır. Günümüzde kullanılmakta olan bu deprem yönetmeliğinin 4. bölümünde ‘Çelik Binalar Đçin Depreme Dayanıklı Tasarım Kuralları’ verilmektedir.
Bu çalışmanın amacı süneklik düzeyi yüksek sistemlerin incelenerek, örnek bir yapıda tasarımlarının yapılmasıdır.
Bu çalışmanın 4. bölümünde DBYBHY 2007’de verilen ‘Çelik Binalar Đçin Depreme Dayanıklı Tasarım Kuralları incelenmiştir. 5. bölümde ise DBYBHY 2007’de uygulama sınırlarıyla yer alan kiriş-kolon birleşimlerine ait uygulama esasları ve kriterleri FEMA 350’ye yer verilerek açıklanmıştır.
Çalışmanın 6. bölümünde ise örnek bir süneklik düzeyi yüksek sistemler incelenmiş ve son bölümde örnekle ilgili değerlendirmelere yer verilmiştir.
2. MERKEZĐ ÇELĐK ÇAPRAZLI PERDELER
2.1 Tanım
Çaprazlı taşıyıcı sistemlerde yatay yük, diyagonal elemanlarda meydana gelen yüksek eksenel gerilmeler ile taşınır. Bu sistemler moment aktaran rijit çerçeve sistemlere göre iki önemli avantaja sahiptir;
(a) Malzeme tasarrufu
(b) Kat ötelenmelerinin daha etkili bir şekilde kontrol altına alınabilmesi
Merkezi çaprazlı sistemler düşey kafes sistem şeklinde çalışır. Diyagonal elemanlar olarak I-profil, boru, kare veya dikdörtgen kesitli profil, tek yada çift köşebent, U-profil kullanmak mümkündür.
Merkezi çaprazlı sistemlerin çoğu (MGÇ), rüzgar yüklerini lineer elastik bölgede kalarak taşıyabilmesi amacıyla geliştirilmiştir. Diyagonal güçlendirme elemanları daima çekme kuvveti altında çalışacak şekilde tasarımı yapılan MGÇ sistemleri, genellikle yapılarda rüzgar yüklerinin taşınması için kullanılır. Bu tip MGÇ sistemlerinde diyagonal güçlendirme elemanları X formunda yerleşmiş olup, her bir güçlendirme elemanının narinliği oldukça yüksektir (λ>300). Her ne kadar bu tür MGÇ sistemleri deprem yüklerine karşı koymak üzere kullanılmış olsalar da, bu sistemlerin lineer olmayan tersinir yükler altındaki enerji yutma kapasiteleri yeterli değildir. Bu tür perdelerin lineer olmayan çevrimsel davranışına ait örnek Şekil 2.1’de verilmiştir.
Şekil 2.1 - Merkezi Çaprazlı Perdelerin Lineer Olmayan Çevrimsel Davranışı
Öte yandan narinliği
(
λ=KL/r)
azaldıkça inelastik çevrimsel davranışlar iyileşmeye, yani enerji yutma kapasitesi artmaya başlar.Şekil 2.2 - Lineer Olmayan Tersinir Yükler Altındaki Davranışın Đyileşmesi X formundaki güçlendirme elemanlarının sadece çekmeye çalışacak şekilde hesaplanması durumunda , narinlik için λ≤250; sınırlaması basınç kuvveti de alacak şekilde hesaplanmaları durumunda ise λ≤100 sınırlaması getirilmiştir. Merkezi çaprazlı çerçeveler sünek davranışlarına göre deprem tasarımında iki şekilde incelenirler.
Süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı perdeler Süneklik düzeyi normal merkezi çaprazlı perdeler
Örnek yapıda tasarımı yapılan ‘Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler’ ile ilgili genel bilgiler aşağıda verilecektir.
2.2 Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler
Merkezi çaprazlı sistemler, çapraz elemanların merkez çizgileri ana çerçevenin birleşim noktaları ile düzenli bir konfigürasyon içerisinde birleşerek düşey taşıyıcı sistem içinde bir tür düşey kafes sistem oluşturan sistemlerdir. Bu şekilde yatay kuvvet taşırlar. Merkezi çaprazlı sistemler geometrileri nedeniyle , elastik bölgede eksenel kuvvet etkisinde kalan elemanlarıyla birlikte tam olarak kafes sistem davranışı gösterirler. Yinede orta şiddetliden şiddetliye kadar olan deprem anında burkulma ötesi bölgede çapraz elemanlarda ve bunların birleşimlerinde önemli plastik şekildeğiştirmeler beklenir. Tipik merkezi çaprazlı çerçeve biçimleri Şekil 2.3’de gösterilmiştir.
(a) (b) (c) (d) (e)
Şekil 2.3 - Tipik Merkezi Çaprazlı Çerçeve Biçimleri Bunlar;
(a)Tek Çaprazlı Çerçeveler (b) X Çaprazlı Çerçeveler (c) Ters V Çaprazlı Çerçeveler (d) V Çaprazlı Çerçeveler (e)K Çaprazlı Çerçeveler
Merkezi çaprazlı sistemlerle ilgili ilk sismik tasarım kuralları kabul edildiğinden beri daha büyük deprem yükleri altında plastik davranışı azaltabilmek için çaprazların dayanım ve rijitliklerini arttırmaya daha önem verilmiştir. Ayrıca bu tasarım kurallarına süneklik ve enerji yutma kapasitesi gibi maddeler de eklenmiş, şiddetli deprem anında stabil ve sünek davranış göstermesi için süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı çerçeveler geliştirilmiştir.
Tasarım deprem kuvvetleri etkisi altında süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı perdelerin önemli plastik şekil değiştirmelere dayanması beklenir. Basınç alan çapraz elemanlar burkulduğunda dayanımdaki küçük azalmaya bağılı olarak, süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı perdeler süneklik düzeyi normal merkezi çaprazlı çerçevelere göre artmış bir sünekliğe sahiptir.
Şiddetli bir deprem anında, merkezi çaprazlı sistemin çapraz elemanları burkulma ötesi bölgede çevrimsel çekme ve basınç altında büyük deformasyonlara maruz kalırlar. Sonuç olarak plastik mafsallarda tersinir dönmeler meydana gelir ve bu rijit çerçevelerin kiriş ve kolonlarında görülen davranışla benzerdir. Aslında tipik merkezi çaprazlı sistemlerin çaprazları kat ötelemelerini %3 ila %5 civarında azaltmaktansa akma ve burkulmaya maruz kalmaktadırlar. Şiddetli bir deprem anında çapraz elemanların burkulma sonrası eksenel şekil değiştirmeleri akma şekil değiştirmelerinden 10 ila 20 kat fazla olabilir. Erken göçmelere sebep olmadan bu çevrimsel deformasyonları önlemek için çapraz elemanlar ve bunların birleşimleri uygun şekilde detaylandırılmış olmalıdır.
Geçmişte meydana gelmiş depremler ve laboratuar çalışmaları esnasında gözlemlenen hasarların genel olarak birleşim elemanları ve çapraz elemanlardaki sınırlı süneklik ve gevrek kırılma nedeniyle oluştuğu görülmüştür. Çapraz elemanların kompakt olmayışı büyük yerel burkulmalara, bu bölgelerde eğilme şekil değiştirmelerinin artmasına ve sünekliğin azalmasına neden olmaktadır.
Yapılan çalışmalar uygun düzenlenmiş merkezi çaprazlı çerçeveler, eleman tasarımı ve detaylandırmanın sünekliği arttırdığını işaret etmektedir. Goel ve diğerleri tarafından yapılan kapsamlı analitik ve deneysel çalışmalar göstermiştir ki sınırlı genişlik/kalınlık oranı (yerel burkulmayı azaltmak için), bağ levhalarının daha yakın olması, birleşimlerin iyi tasarlanması ve detaylandırılması merkezi çaprazlı çerçevelerin burkulma ötesi davranışını çok geliştirir. Süneklik düzeyi yüksek
merkezi çaprazlı çerçeveler için tasarım gereksinimleri bu gelişmelere dayanmaktadır.
Merkezi çaprazlı sistemler için yapılan önceki tasarım kurallarında global burkulmayı sınırlandırarak güvenli davranış aranmaktaydı. Diyagonal çapraz sistemlerin çevrimsel testleri gösterdi ki eğer yerel burkulmadan dolayı oluşan gevrek kırılma, stabilite problemleri ve birleşimlerdeki kırılmalar önlenebilirse global burkulma başladıktan sonra enerji yutulabilir. Eğer süneklik için uygun detaylandırma yapılırsa diyagonal çaprazlar erken göçmeler oluşmadan büyük plastik şekil değiştirmeler gösterebilirler.
Çapraz sistemlerin tasarımı üzerine yapılan analitik çalışmalar (Tang and Goel, 1987; Hassan and Goel , 1991) enerji tüketilmesi olmaksızın merkezi çaprazlı çerçevelerde önceden beklenen çapraz eleman yetersizliğine göre tasarlanmış sistemlerde yapılmıştır. Göçmeler genel olarak plastik mafsal bölgelerinde (kesitlerin kompakt olmayışı nedeniyle yerel burkulmalar) veya birleşimlerde oluşmaktadır. Plastik mafsallar genel olarak çaprazların uçlarında ve çaprazların açıklık ortasında oluşur. Kararlı sünek davranışın sağlanması için oluşturulan analitik çapraz sistem modeli yer hareketine maruz bırakıldığında önceki merkezi çaprazlı çerçeve tasarımlarının gösterdiği gibi çatlama oluşmadan tam ve kararlı çevrimler göstermesi için tasarlanmıştır. Benzer sonuçlar Wallace ve Krawinkler (1985) ve Tang ve Goel (1989) tarafından yapılan tam ölçekli testlerde de elde edilmiştir.
Çift köşebent veya çift U profil şeklindeki çaprazlarda sünekliği ve enerji yutma kapasitesini arttırmak için daha sıkı kompakt kesit şartına ek olarak daha yakın bağ levhası yerleştirilmesi gereklidir. Bu durum özellikle burkulan ve bağ levhaları üzerinde büyük kesme kuvvetlerine maruz kalan çift köşebent veya çift U profil şeklindeki çaprazlarda kritiktir. Çalışmalar göstermiştir ki uç uca yerleştirilerek tasarlamış çift korniyer şeklindeki çapraz sistemi eğilme şekil değiştirmesini ve yerel burkulmayı azaltmaktadır. (Aslani ve Goel, 1991)
Şiddetli yer hareketi nedeniyle merkezi çaprazlı sistemlerde yetersizliklerin genelde birleşimlerde oluştuğu görülmüştür. Benzer şekilde kurallar dahilinde tasarlanan ve detaylandırılan çevrimsel test numunesinde de birleşimlerde yetersizlikler oluştuğu görülmüştür. (Astaneh-Asl, Goel and Hanson, 1986) Tipik birleşim tasarım uygulamaları her ne kadar sadece eksenel yükler için yapılsa da iyi bir burkulma sonrası davranış için birleşimlerin tasarımında dışmerkezlik de hesaba katılmalıdır.
Tasarımda maksimum yüklere karşı birleşim yeterli olmalıdır. Çapraz elemanların çevrimsel burkulma ötesi davranışındaki etkileri hesaba katılırsa birleşimin daha iyi bir performans göstermesi beklenebilir.
Düğüm levhalarının düzlemindeki çapraz eleman burkulmaları için uç birleşimleri çaprazın tam eksenel yük ve eğilme dayanımına göre tasarlanmalıdır. (Astaneh-Asl, and others, 1986)
Düğüm levhalarının düzlemi dışındaki çapraz eleman burkulması durumunda elemanın uç dönmeleri düğüm levhasının zayıf ekseninde eğilmelere neden olmaktadır. Bu durum düğüm levhalarında oluşan mafsallara ilave olarak açıklık ortasında plastik mafsallar oluşumuna neden olur. Düğüm levhalarında serbest plastik dönmelere izin verilerek yeterli performans elde edilebilir. Bu ; çaprazın ucu ile düğüm levhası için mesnetin varsayılan çizgisi arasındaki mesafenin plastik dönmelere izin verecek uzunlukta olmasını gerektirir. Ayrıca bu mesafe (a) levha burkulmasının eleman burkulmasından önce gerçekleşmesini engelleyecek kadar da kısa olmalıdır. Bunun için önerilen uzunluk plaka kalınlığının 2 katıdır. (Astaneh-Asl, and others, 1986) Alternatif olarak Şekil 2.4’de görüldüğü gibi çapraz düğüm levhası kullanımı gibi iki yönlü rijitliğe sahip birleşimler tasarlanabilir. Testlerde plastik mafsal oluşumunun bağlantı plakası yerine çapraz elemanda oluşmasının enerji yutma kapasitesini önemli ölçüde arttırdığı görülmüştür.
Şekil 2.4 - Çapraz Sisteminde Düzlem Dışı Burkulma Đçin Çapraz Eleman-Düğüm Levhası Detayı
3. GÜÇLENDĐRĐLMEMĐŞ RĐJĐT ÇERÇEVE SĐSTEMLER
3.1 Tanım
Güçlendirilmemiş çerçeve sistemler birbirine rijit olarak bağlanmış kolon ve kiriş elemanlarından oluşur. Yanal yüklere karşı dayanım, esas olarak çerçeve elemanlarında ve birleşimlerinde moment ve kesme kuvvetlerinin oluşumu ve aktarımı ile gelişir.
Sistem sünekliğinin yüksek ya da normal olması eleman narinlikleri, kiriş dönme kapasiteleri, birleşim detayları vs. ile ilgili standartlarca belirtilen bazı kurallara göre değişmektedir.
Güçlendirilmemiş rijit çerçeve sistemleri sünek davranışlarına göre deprem tasarımında iki şekilde incelenirler.
Süneklik düzeyi yüksek çerçeveler Süneklik düzeyi normal çerçeveler
Çelik sünek güçlendirilmemiş çerçeve sistemleri bir çok yüksek sismik aktiviteli bölgede yaygın şekilde kullanılmıştır. Bunun nedeni, bu çerçeve sistemlerinin yüksek süneklik kapasiteleridir. Ancak 1994’te meydana gelen Northridge (Los Angeles,ABD) ve 1995’te meydana gelen Hyogo-ken Nanbu (Kobe,Japonya) depremlerinden sonra bu sistemlerin özellikle birleşim bölgesi, panel bölgesi gibi detaylarda bazı önlemlerin alınması gerektiği sonucu ortaya çıkarmıştır.
Deprem dayanımı moment aktaran çerçeve sistemler ile sağlandığında, yatay yükler öncelikle birbirlerine rijit bağlanmış kolon ve kiriş birleşimleri ile taşınır. (Şekil 3.1) Birleşim noktalarında oluşacak gerilmeler oldukça fazladır. Bu nedenle birleşim hesap ve detaylandırması hassasiyetle yapılmalıdır.
Şekil 3.1 - Süneklik Düzeyi Yüksek Güçlendirilmemiş Çerçeve 3.2 Tasarımda Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar
Bu bölümde çelik çerçeve sistemlerinin tümsel yük taşıma kapasitesini etkileyen faktörler ele alınarak bu sorunların oluşmaması için dikkat edilmesi gereken hususlar anlatılacaktır.
Moment aktaran çerçeve sistemlerde depremin binaya aktardığı enerjinin kolonlardan ziyade kirişlerde yutulması durumunda daha sünek bir çerçeve davranışı elde edilmektedir. (Şekil 3.2) Bu şekilde plastik mafsalları kolonlardan ziyade kirişlerde oluşacak şekilde boyutlandırılan çerçeve sistemlerine ‘kuvvetli kolon-zayıf kiriş sistemleri’ adı verilir. Bu prensipte amaç plastik mafsalların öncelikle kirişlerde oluşmasını sağlayıp, yumuşak kat mekanizmasının oluşumunu engelleyerek, yapının göçmeden önce büyük deformasyonlar yapmasını sağlayarak can güvenliği açısından zaman kazanmaktır.
Şekil 3.2 - Kuvvetli Kolon Zayıf Kiriş Durumu
Sünek çelik çerçeve sistemler sismik aktivitesi yüksek bölgelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, çelik çerçeve sistemlerinin deprem etkisi altında gösterdikleri performansa duyulan güven Northridge (Los Angeles,ABD) ve 1995’te meydana gelen Hyogo-ken Nanbu (Kobe,Japonya) depremler sonrası biraz azalmıştır. Depremler sonrasında kolon-kiriş birleşimlerinde meydana gelen hasarın kolonda, kolon-kiriş birleşim bölgesindeki kaynakta ya da panel bölgesinde yoğunlaştığı gözlenmiştir. Çelik çerçeve sistemleri beklenen performansı gösterememiş ve kolon-kiriş bölgelerinde gevrek davranış izlemiştir.
Şekil 3.3 - Kaynakta ya da Panel Bölgesinde Gözlemlenen Hasarlar
Moment aktaran çerçeve sistemin çalışma prensibi, çerçevenin taşıma gücüne ulaşmadan önce deprem enerjisini yutacak şekilde deformasyona uğramasıdır. Bu deformasyonların emniyetli sınırlar içinde olabilmesi özellikle birleşim bölgesindeki sünek davranışa bağlıdır.
Deprem yüklerini moment aktaran türde birleşimler ile taşıyan çerçeve sistemlerde kaynak uygulamasında özen gösterilmeli, gevrek kırılmalara izin vermeyecek şekilde detaylar uygulanmalıdır.
Moment aktaran türde kolon-kiriş birleşimlerinde bir başka önemli bölge “panel bölgesi’ dir. (Şekil 3.4) Panel bölgesi, birleşime giren kiriş başlıklarının hizasında üstten ve alltan sınırlı kolon gövdesidir. Bu bölge moment nedeniyle oluşan kesme kuvvetine karşı koyacak kayma mukavemetine sahip olmalıdır. Bunun için kayma bölgesi takviye levhaları ve süreklilik levhaları kullanılabilir. Đhtiyaç duyulduğunda diyagonal berkitme levhası kullanılması yoluna da gidilebilir. (Şekil 3.5)
Şekil 3.4 - Panel Bölgesi
Şekil 3.5 - Panel Bölgesinde Diyagonal Berkitme Levhası Kullanım Detayı Çelik çerçeve sistemlerinin yük taşıma kapasitesini etkileyen diğer bir faktör kirişlerin eğilme momenti kapasitesidir. Çelik kirişlerde yük taşıma kapasitesi kaybı, kiriş başlıklarında ve gövde levhasında meydana gelen yerel burkulma ve yanal burkulma nedeniyle oluşur. Şiddetli depremlerde kirişe ait moment-dönme eğrisi uzun bir plato oluşturabilmelidir. Yük taşıma kapasitesi kayıpları daha çok yerel
burkulmalar nedeniyle meydana gelir. Bir kirişin tipik moment-dönme eğrisi Şekil 3.6’da görülmektedir.
Şekil 3.6 - Kirişin Moment-Dönme Eğrisi
Yeterli derecede sünek davranış sağlanabilmesi için kirişin oranları ve fiziksel çevresi Şekil 3.6’de dolu çizgi ile gösterilen plato oluşabilecek şekilde olmalıdır, moment taşıma kapasitesinde zayıflık gözlenmemelidir.
Eğilme deformasyonları esas alındığında, eğilme sünekliğini olabildiğince yüksek tutmak için ilk yapılacak iş, kiriş enkesitinin oranlarını uygun seçmektir. Yerel burkulmalar yük taşıma kapasitesi kayıplarında birinci derecede rol oynadıklarından, Şekil 3.7’de görülen enkesit oranları öyle olmalıdır ki yerel burkulma büyük deformasyon değerlerinde oluşsun.
Şekil 3.7 - Kiriş Enkesiti
Moment aktaran çerçeve sistemler ile oluşturulan binalar, iç mahal ve cephelerinde herhangi bir perde ya da çapraz olmaması nedeniyle mimari avantajlar sağlamaktadır. Ancak kolon-kiriş birleşimlerinde oluştuğundan detaylar nedeniyle bu sistem diğerlerine nazaran daha pahalı bir sistemdir.
4. DBYBHY 2007 ’ DE VERĐLEN ÇELĐK BĐNALAR ĐÇĐN DEPREME DAYANIKLI TASARIM KURALLARI
Bu bölümde, DBYBHY 2007 Bölüm 4’ de verilen ‘Çelik Binalar Đçin Depreme Dayanıklı Tasarım Kuralları’ na yer verilmiştir.
4.1 Kapsam
4.1.1 Deprem bölgelerinde yapılacak tüm çelik binaların taşıyıcı sistem elemanlarının boyutlandırılması ve birleşimlerinin düzenlenmesi, bu konuda yürürlükte olan ilgili standart ve yönetmeliklerle birlikte, öncelikle Yönetmeliğin 4. Bölümünde yer alan özel kurallara uyularak yapılacaktır.
4.1.2 Yönetmeliğin 4. Bölümü’nün kapsamı içindeki çelik binaların yatay yük taşıyıcı sistemleri; sadece çelik çerçevelerden, sadece merkezi veya dışmerkez çelik çaprazlı perdelerden veya çerçevelerin, çelik çaprazlı perdeler ya da betonarme perdelerle birleşiminden oluşabilir. Betonarme döşemelerin çelik kirişler ile kompozit olarak çalıştığı çelik taşıyıcı sistemler de bu bölümün kapsamı içindedir.
Bu maddede bahsedilen çelik binalar; yönetmelikteki Tablo 2.5’de verildiği haliyle aşağıda Tablo 4.1’de gösterilmiştir.
Tablo 4.1 – Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı (R)
BĐNA TAŞIYICI SĐSTEMĐ
Süneklik Düzeyi Normal Sistemler Süneklik Düzeyi Yüksek Sistemler
(1) YERĐNDE DÖKME BETONARME BĐNALAR (1.1) Deprem yüklerinin tamamının çerçevelerle taşındığı binalar ...…. (1.2) Deprem yüklerinin tamamının bağ kirişli (boşluklu) perdelerle taşındığı binalar...….. (1.3) Deprem yüklerinin tamamının boşluksuz perdelerle taşındığı binalar...…. (1.4) Deprem yüklerinin çerçeveler ile boşluksuz ve/veya bağ kirişli (boşluklu) perdeler tarafından birlikte taşındığı binalar..
4 4 4 4 8 7 6 7 (2) PREFABRĐKE BETONARME BĐNALAR
(2.1) Deprem yüklerinin tamamının bağlantıları tersinir momentleri aktarabilen çerçevelerle taşındığı binalar ...….. (2.2) Deprem yüklerinin tamamının, üstteki bağlantıları mafsallı olan kolonlar tarafından taşındığı tek katlı binalar... (2.3) Deprem yüklerinin tamamının prefabrike veya yerinde dökme boşluksuz ve/veya bağ kirişli (boşluklu) perdelerle taşındığı, çerçeve bağlantıları mafsallı olan prefabrike binalar.. (2.4) Deprem yüklerinin, bağlantıları tersinir momentleri aktarabilen prefabrike çerçeveler ile yerinde dökme boşluksuz ve/veya bağ kirişli (boşluklu) perdeler tarafından birlikte taşındığı binalar……… 3 ── ── 3 7 3 5 6 (3) ÇELĐK BĐNALAR
(3.1) Deprem yüklerinin tamamının çerçevelerle taşındığı binalar...…. (3.2) Deprem yüklerinin tamamının, üstteki bağlantıları mafsallı olan kolonlar tarafından taşındığı tek katlı binalar... (3.3) Deprem yüklerinin tamamının çaprazlı perdeler veya
yerinde dökme betonarme perdeler tarafından taşındığı binalar (a) Çaprazların merkezi olması durumu...… (b) Çaprazların dışmerkez olması durumu...…. (c) Betonarme perdelerin kullanılması durumu... (3.4) Deprem yüklerinin çerçeveler ile birlikte çaprazlı çelik perdeler veya yerinde dökme betonarme perdeler tarafından birlikte taşındığı binalar
(a) Çaprazların merkezi olması durumu...… (b) Çaprazların dışmerkez olması durumu...… (c) Betonarme perdelerin kullanılması durumu...
5 ── 4 ── 4 5 ── 4 8 4 5 7 6 6 8 7
4.2 Genel Kurallar
4.2.1 Çelik Taşıyıcı Sistemlerin Sınıflandırılması
Depreme karşı davranışları bakımından, çelik binaların yatay yük taşıyıcı sistemleri yönetmelik Madde 4.2.1.1 ve Madde 4.2.1.2’de tanımlanan iki sınıfa ayrılmıştır.
4.2.1.1 Aşağıda belirtilen sistemler, Süneklik Düzeyi Yüksek Sistemler olarak tanımlanmıştır.
(a) Madde 4.3 ‘Süneklik Düzeyi Yüksek Çerçeveler’ de belirtilen koşulları sağlayan çerçeve türü taşıyıcı sistemler.
(b)Madde 4.6’da belirtilen koşulları sağlayan merkezi çaprazlı çelik perdelerden veya Madde 4.8’de belirtilen koşulları sağlayan dışmerkez çaprazlı çelik perdelerden meydana gelen yatay yük taşıyıcı sistemler.
(c) (a) ve (b) paragraflarında belirtilen iki tür sistemin birleşiminden oluşan çaprazlı çelik perdeli-çerçeveli sistemler.
4.2.1.2Yukarıda belirtilen yatay yük taşıyıcı sistemlerin her iki yatay deprem doğrultusunda birbirinden farklı olması durumunda uygulanacak R katsayılarına ilişkin koşullar yönetmelik Madde 2.5.1.2 ve Madde 2.5.1.3’de, herhangi bir doğrultuda karma olarak kullanılması durumunda uygulanacak R katsayılarına ilişkin koşullar ise yönetmelik Madde 2.5.4’te verilmiştir.
4.2.2 Đlgili Standartlar
4.2.2.1 Bölüm 4 kapsamı içinde bulunan çelik taşıyıcı sistemlerin tasarımı; yönetmeliğin 2. Bölümünde verilen deprem yükleri ve hesap kuralları, 498’de öngörülen diğer yükler, emniyet gerilmeleri yöntemine ilişkin olarak TS-648’de verilen kurallara göre yapılacaktır. Đlgili standartlarda verilen kuralların farklı olduğu özel durumlarda, DBYBHY 2007 ’de verilen kurallar esas alınacaktır. 4.2.2.2 Bölüm 4’de verilen kuralların dışında kalan diğer hususlar için TS-648 ve TS-3357’deki kurallara uyulacaktır. Bu standartlarda ve yönetmeliğin 4. bölümünde yer almayan hususlar için, uluslararası düzeyde kabul görmüş standart ve yönetmeliklerden yararlanılabilir.
4.2.3 Malzeme Koşulları ve Emniyet Gerilmeleri
4.2.3.1 Bu Yönetmelik kapsamında, TS-648’de veya uluslararası düzeyde kabul görmüş diğer standartlarda tanımlanan ve kaynaklanabilme özelliğine sahip olan tüm yapı çelikleri kullanılabilir. Başlıklarının et kalınlığı en az 40 mm olan hadde profillerinde, kalınlığı en az 50 mm olan levhalar ve bu levhalar ile imal edilen yapma profillerde, ASTM A673 veya eşdeğeri standartlar uyarınca yapılan testlerde minimum Charpy-V-Notch (CVN) dayanımı (Çentik Dayanımı) değeri 210C’de 27 Nm (27 J) olacaktır.
4.2.3.2 Deprem yükleri etkisindeki elemanların birleşim ve eklerinde kullanılacak bulonlar ISO 8.8, 10.9 veya daha yüksek kalitede olacaktır. Bu bulonlar, moment aktaran birleşimlerde kendilerine uygulanabilecek öngerme kuvvetinin tümü ile, diğer birleşimlerde ise en az yarısı ile öngerilecektir. Deprem yükleri etkisinde olmayan elemanların birleşim ve ekleri ile temel bağlantı detaylarında ISO 4.6 ve 5.6 kalitesinde bulonlar kullanılabilir.
4.2.3.3 Kaynaklı birleşimlerde çelik malzemesine ve kaynaklama yöntemine uygun elektrod kullanılacak ve elektrodun akma dayanımı birleştirilen malzemelerin akma dayanımından daha az olmayacaktır. Moment aktaran çerçevelerin kaynaklı kolon - kiriş birleşimlerinde tam penetrasyonlu küt kaynak veya köşe kaynağı dikişleri kullanılacaktır. Bu kaynaklarda kullanılan elektrodun minimum Charpy-V-Notch (CVN) dayanımı (Çentik Dayanımı) -290C’de 27 Nm (27 J) olacaktır.
4.2.3.4 Deprem yükleri etkisindeki elemanlarda, aynı birleşim noktasında, kaynaklı ve bulonlu birleşimler bir arada kullanılamaz.
4.2.3.5 Düşey yükler ve depremin ortak etkisi altında Emniyet Gerilmeleri Yöntemi’ne göre yapılan kesit hesaplarında, emniyet gerilmeleri en fazla %33 arttırılacaktır. Birleşim ve eklerin emniyet gerilmeleri esasına göre tasarımında ise, bu arttırım %15’i aşmayacaktır. Birleşim ve ekler ayrıca, bu bölümün ilgili maddelerinde belirtildiği şekilde, eleman kapasitelerine veya arttırılmış deprem etkilerine göre kontrol edilecektir.
4.2.3.6 Çelik yapı elemanlarının ve birleşim detaylarının gerekli kapasitelerinin hesabında, σa akma gerilmesi yerine Daσa arttırılmış akma gerilmesi değerleri kullanılacaktır. Arttırılmış akma gerilmesinin hesabında uygulanacak Da
katsayıları, yapı çeliğinin sınıfına ve eleman türüne bağlı olarak, Tablo 4.2’ de verilmiştir.
Tablo 4.2 - DBYBHY 2007’de Da Arttırma Katsayıları Yapı Çeliği Sınıfı ve Eleman Türü Da Fe 37 çeliğinden imal edilen hadde profilleri 1.2 Diğer yapı çeliklerinden imal edilen hadde profilleri 1.1 Tüm yapı çeliklerinden imal edilen levhalar 1.1
4.2.4 Arttırılmış Deprem Etkileri
Yönetmeliğin gerekli görülen yerlerinde, çelik yapı elemanlarının ve birleşim detaylarının tasarımında, aşağıda verilen arttırılmış deprem etkileri gözönüne alınacaktır.
Arttırılmış deprem etkilerini veren yüklemeler, E Q 0 . 1 G 0 . 1 + ±Ω0 (4.1a) veya
daha elverişsiz sonuç vermesi halinde;
E
G 0
9 .
0 ±Ω (4.1b)
şeklinde tanımlanmıştır. Deprem yüklerinden oluşan iç kuvvetlere uygulanacak Ω0 büyütme katsayısı’nın değerleri, çelik taşıyıcı sistemlerin türlerine bağlı olarak, Tablo 4.3’de verilmiştir.
Tablo 4.3 – DBYBHY 2007 Büyütme Katsayıları Taşıyıcı
Sistem
0
Ω
Süneklik düzeyi yüksek çerçeveler 2.
5
Süneklik düzeyi normal çerçeveler 2.
0 Merkezi çelik çaprazlı perdeler (süneklik düzeyi yüksek veya normal)
2. 0
Dışmerkez çelik çaprazlı perdeler 2.
4.2.5 Đç Kuvvet Kapasiteleri ve Gerilime Sınır Değerleri
Gerekli durumlarda kullanılmak üzere, yapı elemanlarının iç kuvvet kapasiteleri ve birleşim elemanlarının gerilme sınır değerleri aşağıda tanımlanmıştır.
• Yapı elemanlarının iç kuvvet kapasiteleri :
Eğilme momenti kapasitesi : Mp =Wpσa (4.2a)
Kesme kuvvet kapasitesi : Mp =0.6σaAk (4.2b)
Eksenel basınç kapasitesi : Nbp =1.7σbemA (4.2c)
Eksenel çekme kapasitesi : Mp =σaAn (4.2d)
• Birleşim elemanlarının gerilme sınır değerleri :
Tam penetrasyonlu küt kaynak : σa
Kısmi penetrasyonlu küt kaynak veya köşe kaynağı : 1.7σem
Bulonlu birleşimler : 1.7σem
Burada,
σ
em ilgili birleşim elemanına ait emniyet gerilmelerini (normal gerilme, kayma ve ezilme gerilmeleri) göstermektedir.4.3 SÜNEKLĐK DÜZEYĐ YÜKSEK ÇERÇEVELER
Süneklik düzeyi yüksek çerçevelerin boyutlandırılmasında uyulacak kurallar aşağıda verilmiştir.
4.3.1 Enkesit Koşulları
4.3.1.1 Süneklik düzeyi yüksek çerçevelerin kiriş ve kolonlarında, başlık
genişliği / kalınlığı ve gövde yüksekliği/kalınlığı oranlarına ilişkin koşullar Tablo 4.4’te verilmiştir.
Tablo 4.4 - DBYBHY 2007’de Verilen Enkesit Koşulları
4.3.1.2 Kolonlar, düşey yükler ve depremin ortak etkisinden oluşan eksenel kuvvet ve eğilme momentleri altında gerekli gerilme kontrollerini sağlamaları yanında, birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde, Denk.(2.2a) ve Denk.(2.3b)’ye göre arttırılmış yükleme durumlarından oluşan eksenel basınç ve çekme kuvvetleri altında da (eğilme momentleri göz önüne alınmaksızın) yeterli dayanım kapasitesine sahip olacaktır. Kolon enkesitlerinin eksenel basınç ve çekme kapasiteleri Denk.(2.3c) ve Denk.(2.3d) ile hesaplanacaktır.
4.3.2 Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Koşulu
4.3.2.1 Çerçeve türü sistemlerde veya perdeli-çerçeveli sistemlerin çerçevelerinde, gözönüne alınan deprem doğrultusunda her bir kolon - kiriş düğüm noktasına birleşen kolonların eğilme momenti kapasitelerinin toplamı, o düğüm noktasına birleşen kirişlerin kolon yüzündeki eğilme momenti kapasiteleri toplamının 1.1Da katından daha büyük olacaktır . (Şekil 4.1)
Şekil 4.1 - Kolon-Kiriş Birleşim Bölgesi Momentleri
(
Mpa +Mpü)
≥1.1Da(
Mpi +Mvi +Mpj +Mvj)
(4.3) Bu denklemdeki Mvi ve Mvj terimleri, zayıflatılmış kiriş enkesitleri kullanılması veya kiriş uçlarında guseler oluşturulması halinde, kiriş uçlarındaki olası plastik mafsallardaki kesme kuvvetlerinden dolayı, kolon yüzünde meydana gelen ek eğilme momentlerini göstermektedir. Plastik momentlerin kirişlerin kolon yüzündeki kesitlerinde oluşması halinde, bu terimler sıfır değerini almaktadır. 4.3.2.2 Denk.(4.3), depremin her iki yönü için elverişsiz sonuç verecek şekilde ayrı ayrı uygulanacaktır. Kolon eğilme momenti kapasitelerinin hesabında, depremin yönü ile uyumlu olarak bu moment kapasitelerini en küçük yapan tasarım eksenel kuvvetleri gözönüne alınacaktır.4.3.2.3 Tek katlı binalarda ve çok katlı binaların kolonları üst kata devam etmeyen düğüm noktalarında Denk.(4.3)’ün sağlanıp sağlanmadığına bakılmayacaktır.
4.3.3 Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Koşulunun Bazı Kolonların Sağlanamaması Durumu
4.3.3.1 Sadece çerçevelerden veya perde ve çerçevelerin birleşiminden oluşan taşıyıcı sistemlerde, gözönüne alınan deprem doğrultusunda binanın herhangi bir i’inci katında, Denk.(4.4)’ün sağlanması koşulu ile, ilgili katın alt ve/veya üstündeki bazı düğüm noktalarında Denk.(4.3)’ün sağlanamamış olmasına izin verilebilir. 70 . 0 V / Vis ik i = ≥ α (4.4) 4.3.3.2 Denk.(4.4)’ün sağlanması durumunda, 0.70 < αi < 1.00 aralığında, Denk.(4.3)’ün hem alttaki, hem de üstteki düğüm noktalarında sağlandığı kolonlara etkiyen eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri (1/αi) oranı ile çarpılarak arttırılacaktır. Denk.(4.3)’ü sağlamayan kolonlar, kesitlerinde oluşan düşey yük ve deprem etkileri altında hesaplanacaktır.
4.3.3.3 Herhangi bir katta Denk.(4.4)’ün sağlanamaması durumunda, sadece çerçevelerden veya perde ve çerçevelerin birleşiminden oluşan taşıyıcı sistemlerdeki tüm çerçeveler Süneklik Düzeyi Normal Çerçeve olarak gözönüne alınacak ve Tablo 4.4’e göre taşıyıcı sistem davranış katsayısı değiştirilerek hesap tekrarlanacaktır. Ancak süneklik düzeyi normal çerçevelerin, süneklik düzeyi yüksek perdelerle birarada kullanılması da mümkündür.
4.3.4 Kiriş - Kolon Birleşim Bölgeleri
4.3.4.1 Süneklik düzeyi yüksek çerçevelerin moment aktaran kiriş-kolon birleşimlerinde aşağıdaki üç koşul birarada sağlanacaktır.
(a) Birleşim en az 0.04 radyan Göreli Kat Ötelemesi Açısı’nı (göreli kat ötelemesi/kat yüksekliği) sağlayabilecek kapasitede olacaktır. Bunun için, deneysel ve/veya analitik yöntemlerle geçerliliği kanıtlanmış olan detaylar kullanılacaktır.
(b) Birleşimin kolon yüzündeki gerekli eğilme dayanımı, birleşen kirişin kolon yüzündeki eğilme momenti kapasitesinin 0.80×1.1Da katından daha az
olmayacaktır. Ancak bu dayanımın üst limiti, düğüm noktasına birleşen kolonlar tarafından birleşime aktarılan en büyük eğilme momenti ile uyumlu olacaktır. Ayrıca düşey yükler ve deprem yükü azaltma katsayısının R = 1.5 değeri için
hesaplanan deprem yüklerinin ortak etkisi altında meydana gelen eğilme momentini aşmayacaktır. Zayıflatılmış kiriş enkesitleri kullanılması veya kiriş uçlarında guseler oluşturulması halinde, kolon yüzündeki eğilme momenti kapasitesi, kiriş plastik momenti ile kiriş ucundaki olası plastik mafsaldaki kesme kuvvetinden dolayı kolon yüzünde meydana gelen ek eğilme momenti toplanarak hesaplanacaktır.
(c) Birleşimin boyutlandırılmasında esas alınacak Ve kesme kuvveti Denk.(4.5) ile hesaplanacak
(
)
n pj pi a dy e l M M D 1 . 1 V V = ± + (4.5)4.3.4.2 Kiriş – kolon birleşim detayında, kolon ve kiriş başlıklarının sınırladığı kayma bölgesi (Şekil4.2) aşağıdaki koşulları sağlayacak şekilde boyutlandırılacaktır.
(a) Kayma bölgesinin gerekli Vke kesme kuvveti dayanımı, düğüm noktasına birleşen kirişlerin kolon yüzündeki eğilme momenti kapasiteleri toplamının 0.80 katından meydana gelen kesme kuvvetine eşit olarak alınacaktır.
− =
∑
ort b p ke H 1 d 1 M 8 . 0 V (4.6)(b) Kayma bölgesinin Vp kesme kuvveti kapasitesi
+ σ = p c b 2 cf cf p c a p t d d t b 3 1 t d 6 . 0 V (4.7)
Kayma bölgesinin yeterli kesme dayanımına sahip olması için
ke
p V
V ≥ (4.8)
koşulunun sağlanması gerekmektedir. Bu koşulun sağlanmaması halinde, gerekli miktarda takviye levhası kullanılacak veya kayma bölgesine köşegen doğrultusunda berkitme levhaları eklenecektir.
(c) Kolon gövde levhasının ve eğer kullanılmış ise takviye levhalarının her birinin en küçük kalınlığı, tmin , (Şekil 4.3) aşağıdaki koşulu sağlayacaktır.
180 /
tmin ≥u (4.9) Bu koşulun sağlanmadığı durumlarda takviye levhaları ve kolon gövde levhası birbirlerine kaynakla bağlanarak birlikte çalışmaları sağlanacak ve levha kalınlıkları toplamının Denk.(4.9)’u sağladığı kontrol edilecektir.
Şekil 4.2 - Kayma Bölgesi
(d) Kayma bölgesinde takviye levhaları kullanılması halinde, bu levhaların kolon başlık levhalarına bağlanması için tam penetrasyonlu küt kaynak veya köşe kaynağı kullanılacaktır, Şekil 4.3. Bu kaynaklar, takviye levhası tarafından karşılanan kesme kuvvetini güvenle aktaracak şekilde kontrol edilecektir.
Şekil 4.3 - Takviye Levhaları
4.3.4.3 Moment aktaran kiriş-kolon birleşim detaylarında, kolon gövdesinin her iki tarafına, kiriş başlıkları seviyesinde süreklilik levhaları konularak kiriş başlıklarındaki çekme ve basınç kuvvetlerinin kolona (ve iki taraflı kiriş-kolon birleşimlerinde komşu kirişe) güvenle aktarılması sağlanacaktır.
(a) Süreklilik levhalarının kalınlıkları, tek taraflı kiriş birleşimlerinde birleşen kirişin başlık kalınlığından, kolona iki taraftan kiriş birleşmesi durumunda ise birleşen kirişlerin başlık kalınlıklarının büyüğünden daha az olmayacaktır. (b) Süreklilik levhalarının kolon gövde ve başlıklarına bağlantısı için tam penetrasyonlu küt kaynak kullanılacaktır. Süreklilik levhasının kolon gövdesine bağlantısı için köşe kaynağı da kullanılabilir, (Şekil 4.2). Ancak bu kaynağın, süreklilik levhasının kendi düzlemindeki kesme kapasitesine eşit bir kuvveti kolon gövdesine aktaracak boy ve kalınlıkta olması gereklidir. (c) Kolon başlık kalınlığının
bf bf cf 0.54 b t t ≥ ve (4.10) 6 b tcf ≥ bf (4.11)
koşullarının her ikisini de sağlaması durumunda süreklilik levhasına gerek olmayabilir.
4.3.5 Kolon ve Kiriş Ekleri
4.3.5.1 Tam penetrasyonlu küt kaynaklı veya bulonlu olarak yapılan kolon ekleri, kolon-kiriş birleşim yerinden en az net kat yüksekliğinin 1/3’ü kadar uzakta olacaktır. Köşe kaynağı ile veya tam penetrasyonlu olmayan küt kaynakla yapılan eklerde bu uzaklık, ayrıca 1.20 m’ den az olmayacaktır..
4.3.5.2 Kiriş ekleri, kolon-kiriş birleşim kesitinden en az kiriş yüksekliğinin iki katı kadar uzakta yapılacaktır.
4.3.5.3 Kolon ve kiriş eklerinin eğilme kapasitesi, eklenen elemanın eğilme kapasitesinden, kesme kuvveti kapasitesi ise Denk.(4.5)’te verilen değerden az olmayacaktır. Ayrıca, birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde, kolon eklerinin eksenel kuvvet kapasiteleri Denk.(4.1a) ve Denk.(4.1b) ile hesaplanan eksenel basınç ve çekme kuvvetleri altında da (eğilme momentleri gözönüne alınmaksızın) yeterli olacaktır.
4.3.6 Kiriş Başlıklarının Yanal Doğrultuda Mesnetlenmesi
4.3.6.1 Kirişlerin üst ve alt başlıkları yanal doğrultuda mesnetlenecektir. Kirişlerin yanal doğrultuda mesnetlendiği noktalar arasındaki l uzaklığı b
a s y b E r 086 . 0 l σ ≤ (4.11)
koşulunu sağlayacaktır. Ayrıca, tekil yüklerin etkidiği noktalar, kiriş enkesitinin ani olarak değiştiği noktalar ve sistemin doğrusal olmayan şekildeğiştirmesi sırasında plastik mafsal oluşabilecek noktalar da yanal doğrultuda mesnetlenecektir.
4.3.6.2 Yanal doğrultudaki mesnetlerin gerekli basınç ve çekme dayanımı, kiriş başlığının eksenel çekme kapasitesinin 0.02’sinden daha az olmayacaktır. 4.3.6.3.Betonarme döşemelerin çelik kirişler ile kompozit olarak çalıştığı çelik taşıyıcı sistemlerde, kirişlerin betonarme döşemeye bağlanan başlıklarında, yukarıdaki koşullara uyulması zorunlu değildir.
4.5 MERKEZĐ VE DIŞMERKEZ ÇELĐK ÇAPRAZLI PERDELER
Çelik çaprazlı perdeler, mafsallı birleşimli veya moment aktaran çerçeveler ile bunlara merkezi ve dışmerkez olarak bağlanan çaprazlardan oluşan yatay yük taşıyıcı sistemlerdir. Bu tür sistemlerin yatay yük taşıma kapasiteleri, eğilme dayanımlarının yanında, daha çok veya tümüyle elemanların eksenel kuvvet dayanımları ile sağlanmaktadır. Çelik çaprazlı perdeler, çaprazların düzenine bağlı olarak ikiye ayrılırlar:
(a) Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler (Şekil 4.5) (b)Dışmerkez Çelik Çaprazlı Perdeler (Şekil 4.6)
Çaprazların çerçeve düğüm noktalarına merkezi olarak bağlandığı Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler süneklik düzeyi yüksek veya süneklik düzeyi normal sistem olarak boyutlandırılabilirler. Buna karşılık, çaprazların çerçeve düğüm noktalarına dışmerkez olarak bağlandığı Dışmerkez Çelik Çaprazlı Perdeler süneklik düzeyi yüksek sistem olarak boyutlandırılacaklardır.
