Betonarme yapılarda kiriş süreksizliklerinin yapı davranışlarına etkisi üzerine bir çalışma

(1)

T.C.

SAKARYA ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

BETONARME YAPILARDA KİRİŞ

SÜREKSİZLİKLERİNİN YAPI DAVRANIŞLARINA ETKİSİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

Melike İLKHUN

Enstitü Anabilim Dalı : ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ Enstitü Bilim Dalı : YAPI

Tez DanıĢmanı : Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KASAP

Mayıs 2017

(2)

T.C.

SAKARYA ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

BETONARME YAPILARDA KİRİŞ

SÜREKSİZLİKLERİNİN YAPI DAVRANIŞLARINA ETKİSİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

Melike İLKHUN

Enstitü Anabilim Dalı : ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ Enstitü Bilim Dalı : YAPI

Bu tez 18/05/2017 tarihinde aĢağıdaki jüri tarafından oybirliği / oyçokluğu ile kabul edilmiĢtir.

Yrd.Doç. Dr.

Hüseyin KASAP

Prof.Dr.

Ercan ÖZGAN

Yrd.Doç.Dr.

M.Zeki ÖZYURT

Jüri BaĢkanı Üye Üye

(3)

BEYAN

Tez içindeki tüm verilerin akademik kurallar çerçevesinde tarafımdan elde edildiğini, görsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçların akademik ve etik kurallara uygun Ģekilde sunulduğunu, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapılmadığını, baĢkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezde yer alan verilerin bu üniversite veya baĢka bir üniversitede herhangi bir tez çalıĢmasında kullanılmadığını beyan ederim.

Melike ĠLKHUN 13.04.2017

(4)

i

ÖNSÖZ

BuçalıĢmada planda düzensiz betonarme yapılarda, düzensizliklerin yapının davranıĢına etkisi, çeĢitli varsayımlarla, malzeme özelliklerindeki, eleman boyutlarındaki, binanın taĢıyıcı sistemlerinin geometrisindeki ve zemin sınıflarındaki değiĢik durumlar için taĢıyıcı sistemle alakalı çeĢitli çalıĢmalar yapılmıĢtır.

ÇalıĢmada izlenecek adımlarda taĢıyıcı sistemin oluĢturulması, bir çözümleme sistemi kullanılarak sistem kesitlerinde meydana gelen etkilerin bulunması, düzensizliklerin getirdiği olumsuzlukların araĢtırılması Ģeklinde olmuĢtur.

ÇalıĢmalarım sırasında bana yardımcı olan değerli hocam Yrd.Doç.Dr. Hüseyin KASAP’a , maddi manevi yardımlarını esirgemeyen aileme, bana her konuda destek olan EĢim Yunus ĠLKHUN’a ve özellikle tez çalıĢmalarımda bana destek olan Mine Mimarlık Mühendislik’te bulunan çalıĢma arkadaĢlarıma teĢekkürü bir borç bilirim.

(5)

ii

ĠÇĠNDEKĠLER

ÖNSÖZ ... i

ĠÇĠNDEKĠLER ... ii

SĠMGELER VE KISALTMALAR LĠSTESĠ ... v

ġEKĠLLER LĠSTESĠ ... vii

TABLOLAR LĠSTESĠ ... xiv

ÖZET ... xx

SUMMARY ... xxi

BÖLÜM 1. GĠRĠġ ... 1

1.1. Problemin Tanımı ... 1

1.2. Ġlgili ÇalıĢmalar ... 2

1.3. ÇalıĢmanın Amaç ve Kapsamı ... 4

1.4. ÇalıĢmada Geçerli Olan Varsayımlar ... 16

BÖLÜM 2. BETONARME TAġIYICI SĠSTEMLER ... 19

2.1. Geleneksel Çerçeveli Sistemler ... 20

2.2. Perde Duvarlı Sistemler ... 21

2.3. Eğik Elemanlı Çerçeveli Sistemler ... 23

2.4. BoĢluklu-Perde Duvarlı Sistemler ... 24

2.5. Perde Duvarlı-Çerçeveli Sistemler ... 24

2.6. Tüp Sistemler ... 25

2.7. Sismik Ġzolasyonlu Sistemler ... 26

2.7.1. Tabakalı kauçuk mesnet (TKM) sistemi... 27

2.7.2. Yeni Zelanda mesnet (YZM) sistemi ... 27

(6)

iii BÖLÜM 3.

TAġIYICI SĠSTEM DÜZENSĠZLĠKLERĠNĠN DEPREM

YÖNETMELĠKLERĠNDEKĠ TANIMLARI ... 29

3.1. Planda Düzensiz Yapılar ... 30

3.1.1. Burulma düzensizliği ... 30

3.1.2. DöĢeme süreksizliği ... 32

3.1.3. Planda çıkıntılar bulunması ... 33

3.2. DüĢey Doğrultuda Düzensizlik Durumları ... 34

3.2.1. KomĢu katlar arası dayanım düzensizliği ... 34

3.2.2. KomĢu katlar arası rijitlik düzensizliği ... 35

3.2.3. TaĢıyıcı sistemin düĢey elemanlarının süreksizliği ... 36

BÖLÜM 4. DEPREM ETKĠSĠ ALTINDA ÇÖZÜMLEME ... 39

4.1. Spektrum Katsayısı S(T)’nin Belirlenmesi ... 39

4.2. Etkin Yer Ġvmesi Katsayısı (A₀)’ın Belirlenmesi ... 41

4.3. Bina Önem Katsayısı (I)’nın Belirlenmesi ... 41

4.4. Spektral Ġvme Katsayısı A(T)’nin Belirlenmesi ... 42

4.5. TaĢıyıcı Sistem DavranıĢ Katsayısı (R)’nin Belirlenmesi ... 43

4.6. Deprem Yükü Azaltma Katsayısı (Ra)’nın Belirlenmesi ... 44

4.7. Toplam EĢdeğer Deprem Yükü (Vt)’nin Belirlenmesi ... 45

4.7.1. Kesin hesap metodu ... 45

4.7.2. YaklaĢık hesap metodu ... 45

4.8. Katlara Etkiyen EĢdeğer Deprem Yükleri (Fi)’nin Belirlenmesi ... 47

BÖLÜM 5. KOLONLARDA KESME KUVVETLERĠ VE MOMENT DEĞERLERĠNĠN DAĞILIMI ... 51

5.1.Kolonlara Gelen Kesme Kuvvetlerinin ve Momentlerinin Seçilen Kolonlardaki DeğiĢimleri ... 51

5.2. Sonuçlar ve Öneriler ... 131

(7)

iv

KAYNAKLAR ... 134 ÖZGEÇMĠġ ... 136

(8)

v

SĠMGELER VE KISALTMALAR LĠSTESĠ

A(T) : Spektral ivme katsayısı A0 : Etkin yer ivmesi katsayısı bw : KiriĢ gövde geniĢliği Ec : Beton elastiste modülü Es : Donatı elastiste modülü

Di : EĢdeğer deprem yükü yönteminde burulma düzensizliği olan binalar için i’inci katta ±%5 ek dıĢmerkezliğe uygulanan büyütme katsayısı

fcd : Beton tasarım basınç dayanımı fck : Beton karakteristik basınç dayanımı

fck küp : Beton eĢdeğer küp karakteristik basınç dayanımı f_ctd : Beton tasarım çekme dayanımı

f_ctk : Beton karakteristik çekme dayanımı f_su : Donatı minimum çekme dayanımı f_yd : Donatı tasarım akma dayanımı f_yk : Donatı karakteristik akma dayanımı

Fi : Binanın i’inci katına etkiyen eĢdeğer deprem yükü G_c : Kayma modülü

Hi : Binanın i’inci katının temel üstünden itibaren ölçülen yüksekliği hf : DöĢeme kalınlığı

hk : Kat yüksekliği I : Bina önem katsayısı

N : Hareketli yük katılım katsayısı R : TaĢıyıcı sistem davranıĢ katsayısı Ra(T) : Deprem yükü azaltma katsayısı S(T) : Spektrum katsayısı

T : Bina doğal titreĢim periyodu

(9)

vi TA, TB : Spektrum karakteristik periyotları TDY2007 : 2007 Türk deprem yönetmeliği TKM : Tabakalı kauçuk mesnet

Vi : Binanın i’inci katına etki eden kat kesme kuvveti Vt : Binaya etkiyen toplam eĢdeğer deprem yükü YZM : Yeni Zelanda mesnet

W : Binanın toplam ağırlığı wi : Binanın i’inci katının ağırlığı Ɛ_cu : Ezilme birim kısalması Ɛ_cu : Kopma birim kısalması

ŋbi : i’inci katta tanımlanan burulma düzensizliği katsayısı ŋ_ci : i’inci katta tanımlanan dayanım düzensizliği katsayısı ѵ : Poisson oranı

∆_i : Binanın i’inci katındaki azaltılmıĢ göreli kat ötelemesi

(∆_i)_ort : Binanın i’inci katındaki ortalama azaltılmıĢ göreli kat ötelemesi

(10)

vii

ġEKĠLLER LĠSTESĠ

ġekil 1.1. Tüm taĢıyıcı sistemlerin planda yerleĢimi ... 5

ġekil 1.2. TaĢıyıcı sistemin planda yerleĢimi – Model 1 ... 6

ġekil 2.1. Çerçeveli sistemler ... 21

ġekil 2.2. Çerçeve elemanın yatay yük etkisi altındaki davranıĢı ... 21

ġekil 2.3. Perde duvarlı sistem yerleĢim planı ... 22

ġekil 2.4. Betonarme perde duvarın yatay kuvvet altında konsol kiriĢ gibi davranması ... 23

ġekil 2.5. Eğik elemanlı çerçeveli sistem yerleĢimi ... 23

ġekil 2.6. BoĢluklu perde-duvarlı sistemler ... 24

ġekil 2.7. Perde duvarlı-Çerçeveli sistem yerleĢimi ... 25

ġekil 2.8. Tüp sistem yerleĢimi ... 25

ġekil 2.9. Sismik izolasyonlu sistemler ... 26

ġekil 2.10. Yük altında (TKM) sistemler ... 27

ġekil 2.11. (YZM) sistemler ... 28

ġekil 2.12. Türkiye’nin Ġlk Sismik Ġzolatörlü Konut Binası ... 28

ġekil 3.1. Burulma düzensizliği ... 31

(11)

viii

ġekil 3.2. DöĢeme süreksizliği ... 33

ġekil 3.3. Planda çıkıntı durumu ... 34

ġekil 3.4. Kolonların konsol ve guselere oturtulması ... 36

ġekil 3.5. Kolonun iki ucundan mesnetli kiriĢe oturması ... 37

ġekil 3.6. Perdenin kolona oturması durumu ... 37

ġekil 3.7. Perdenin kiriĢe oturması durumu ... 38

ġekil 4.1. Spektrum katsayısı değiĢimi ... 39

ġekil 4.2. Deprem yükü azaltma katsayısı Ra ... 44

ġekil 5.1. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat kesme kuvveti değiĢimi ... 91

ġekil 5.2. B1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat kesme kuvveti değiĢimi ... 92

ġekil 5.3. C1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat kesme kuvveti değiĢimi ... 92

ġekil 5.6. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 1. kat kesme kuvveti değiĢimi ... 94

ġekil 5.7. B1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 1. kat kesme kuvveti değiĢimi ... 94

ġekil 5.8. C1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 1. kat kesme kuvveti değiĢimi ... 95

ġekil 5.11. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2.kat kesme kuvveti değiĢimi ... 96

ġekil 5.12. B1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2. kat kesme kuvveti değiĢimi ... 97

(12)

ix

ġekil 5.13. C1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2. kat kesme kuvveti değiĢimi ... 97 ġekil 5.14. C2 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 98 ġekil 5.15. C3 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 98 ġekil 5.16. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 3. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 99 ġekil 5.17. B1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 3. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 101 ġekil 5.21. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda zemin kat

kesme kuvveti değiĢimi ... 101 ġekil 5.22. B1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda zemin kat

kesme kuvveti değiĢimi ... 102 ġekil 5.23. C1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda zemin kat

kesme kuvveti değiĢimi ... 103 ġekil 5.26. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 104 ġekil 5.27. B1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 104 ġekil 5.28. C1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 105

(13)

x

ġekil 5.29. C2 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat kesme kuvveti değiĢimi ... 105 ġekil 5.30. C3 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 106 ġekil 5.31. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 2.kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 108 ġekil 5.36. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 3. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 111 ġekil 5.41. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat

moment değiĢimi ... 111 ġekil 5.42. B1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat

moment değiĢimi ... 112 ġekil 5.43. C1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat

moment değiĢimi ... 112 ġekil 5.44. C2 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat

moment değiĢimi ... 113

(14)

xi

ġekil 5.45. C3 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda zemin kat moment değiĢimi ... 113 ġekil 5.46. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 114 ġekil 5.47. B1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 114 ġekil 5.48. C1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 116 ġekil 5.51. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2.kat moment

değiĢimi ... 118 ġekil 5.55. C3 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 2. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 118 ġekil 5.56. A1 Kolonunun yapı modellerine göre x doğrultusunda 3. kat moment

değiĢimi ... 121

(15)

xii

ġekil 5.61. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda zemin kat moment değiĢimi ... 121 ġekil 5.62. B1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda zemin kat

moment değiĢimi ... 122 ġekil 5.63. C1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda zemin kat

moment değiĢimi ... 123 ġekil 5.66. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 124 ġekil 5.67. B1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 124 ġekil 5.68. C1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 125 ġekil 5.69. C2 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat kesme

kuvveti değiĢimi ... 125 ġekil 5.70. C3 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 1. kat moment

değiĢimi ... 126 ġekil 5.71. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 2.kat moment

değiĢimi ... 126 ġekil 5.72. B1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 2. kat moment

değiĢimi ... 128 ġekil 5.76. A1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 3. kat moment

değiĢimi ... 129

(16)

xiii

ġekil 5.77. B1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 3. kat moment değiĢimi ... 129 ġekil 5.78. C1 Kolonunun yapı modellerine göre y doğrultusunda 3. kat moment

değiĢimi ... 131

(17)

xiv

TABLOLAR LĠSTESĠ

Tablo 1.1. Bina bilgileri ... 17

Tablo 1.2. TaĢıyıcı sistem parametreleri ... 17

Tablo 1.3. Betonun mekanik özellikleri ... 18

Tablo 1.4. Donatının mekanik özellikleri ... 18

Tablo 4.1. Zemin gurupları ... 40

Tablo 4.2. Yerel zemin sınıfları ... 41

Tablo 4.3. Etkin yer ivmesi katsayısı ... 41

Tablo 4.4. Bina önem katsayısı ... 42

Tablo 4.5. TaĢıyıcı sistem davranıĢ katsayısı ... 43

Tablo 4.6. Deprem yükü azaltma katsayısı ... 44

Tablo 4.7. EĢdeğer deprem yükü yönteminin uygulanabileceği binalar ... 45

Tablo 4.8. Toplam eĢdeğer deprem yükleri ... 46

Tablo 4.9. Katlara etkiyen eĢdeğer deprem yükleri model 1 ... 47

Tablo 4.20. Toplam yatay yer değiĢtirmeler ... 50

Tablo 5.1. A1 Kolonunun Model 1-Model 2-Model 3 yapı modellerine göre x doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 51

(18)

xv

Tablo 5.2. A1 Kolonunun Model 4-Model 5-Model 6 yapı modellerine göre x doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 52 Tablo 5.3. A1 Kolonunun Model 7-Model 8-Model 9 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 52 Tablo 5.4.A1 Kolonunun Model 10-Model 11 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 53 Tablo 5.5. B1 Kolonunun Model 1-Model 2-Model 3 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 54 Tablo 5.8. B1 Kolonunun Model 10-Model 11 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 55 Tablo 5.9. C1 Kolonunun Model 1-Model 2-Model 3 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 56 Tablo 5.12. C1 Kolonunun Model 10-Model 11 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 59

(19)

xvi

Tablo 5.18. C3 Kolonunun Model 4-Model 5-Model 6 yapı modellerine göre x doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 60 Tablo 5.19. C3 Kolonunun Model 7-Model 8-Model 9 yapı modellerine göre x

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 61 Tablo 5.21. A1 Kolonunun Model 1-Model 2-Model 3 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 62 Tablo 5.24. A1 Kolonunun Model 10-Model 11 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 63 Tablo 5.25. B1 Kolonunun Model 1-Model 2-Model 3 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 64 Tablo 5.28. B1 Kolonunun Model 10-Model 11 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 65 Tablo 5.29. C1 Kolonunun Model 1-Model 2-Model 3 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 66 Tablo 5.32. C1 Kolonunun Model 10-Model 11 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 67

(20)

xvii

Tablo 5.34. C2 Kolonunun Model 4-Model 5-Model 6 yapı modellerine göre y doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 68 Tablo 5.35. C2 Kolonunun Model 7-Model 8-Model 9 yapı modellerine göre y

doğrultusunda kesme kuvveti dağılımı ... 71 Tablo 5.41. A1 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 71 Tablo 5.42. B1 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 72 Tablo 5.43. C1 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 73 Tablo 5.46. A1 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 74 Tablo 5.47. B1 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 74 Tablo 5.48. C1 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 75 Tablo 5.49. C2 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat y doğrultusunda

(21)

xviii

Tablo 5.50. C3 Kolonunun yapı modellerine göre zemin kat y doğrultusunda moment değiĢimi ... 76 Tablo 5.51. A1 Kolonunun yapı modellerine göre 1. kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 76 Tablo 5.52. B1 Kolonunun yapı modellerine göre 1. kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 77 Tablo 5.53. C1 Kolonunun yapı modellerine göre 1. kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 78 Tablo 5.56. A1 Kolonunun yapı modellerine göre 1. kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 79 Tablo 5.57. B1 Kolonunun yapı modellerine göre 1. kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 79 Tablo 5.58. C1 Kolonunun yapı modellerine göre 1. kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 81 Tablo 5.61. A1 Kolonunun yapı modellerine göre 2. kat x doğrultusunda

(22)

xix

Tablo 5.66. A1 Kolonunun yapı modellerine göre 2. kat y doğrultusunda moment değiĢimi ... 84 Tablo 5.67. B1 Kolonunun yapı modellerine göre 2. kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 86 Tablo 5.71. A1 Kolonunun yapı modellerine göre 3. kat x doğrultusunda

moment değiĢimi ... 88 Tablo 5.76. A1 Kolonunun yapı modellerine göre 3. kat y doğrultusunda

moment değiĢimi ... 89 Tablo 5.77. B1 Kolonunun yapı modellerine göre 3. kat y doğrultusunda

(23)

xx

ÖZET

Anahtar kelimeler:Betonarme, çerçeve sistemler, yatayda süreksizlik, deprem etkisi, kesme kuvveti, moment değiĢimi, yatay yer değiĢtirme.

Deprem bölgelerinde taĢıyıcı sistem düzensizliklerinin olumsuz etkileri bilinmektedir. Ülkemizde betonarme binalarda özellikle kiriĢ süreksizliklerine sıkça rastlanmaktadır. Bu çalıĢmada, betonarme çerçeveli taĢıyıcı sistemlerde kiriĢ süreksizlikleri ve aks düzensizliklerinin yapı davranıĢına etkisi incelenmiĢtir ve analiz edilmiĢtir. Bu amaçla; seçilen kolon ve/veya kiriĢlerin yerleĢimi farklı 11 yapı tipi için 4 katlı betonarme yapılar üzerinde inceleme yapılmıĢtır. Yapı modellerinde, kolonlara gelen kesme kuvvetleri, moment değerleri ve yapılarda oluĢan toplam yanal yer değiĢtirmelerin değiĢimi incelenmiĢtir.

(24)

xxi

A STUDY ON THE EFFECT OF BEAM DISCONTINUTIES ON STRUCTURAL BEHAVIOR IN REINFORCED CONCRETE

SUMMARY

Keywords:Reinforcement, framed systems, horizontal discontinuity, earthquake impact, shear force, moment change, horizontal displacement.

The adverse effects of carrier system's irregularities in earthquake zones are known.

Indefinite discontinuity of beams are frequently encountered, especially in the reinforced concrete buildings of our country. In this study, the effects of beam discontinuities and axle irregularities on structural behavior of reinforced concrete frame systems are investigated/ analyzed. For this purpose, the layout of the selected columns and / or beams was investigated on 4-storey reinforced concrete structures for 11 different building types. In the case of structural models, the variation of shear forces, moment values and total lateral displacements in the structures were investigated.

(25)

BÖLÜM 1 . GĠRĠġ

1.1. Problemin Tanımı

Türkiye, dünyanın en aktif deprem kuĢakları üzerinde bulunmaktadır. Yapılan incelemeler sonucunda, ülkemizde Ģiddetli depremlerin her 1.5 yılda, çok Ģiddetli depremlerin ise 2.5-3 yılda bir olduğu görülmektedir.1992 Erzincan, 1995 Dinar, 1998 Ceyhan depremleri ile 1999 yılında Kocaeli depremleri ve 2011 yılında ise Van depremlerinde önemli ölçüde can ve mal kaybıolmuĢtur. Ülkemizde deprem kaçınılmaz olup depreme karĢı bilgili ve hazırlıklı olmamız gerekmektedir. Bu sebeple, ülkemizin bir deprem kuĢağında olduğunu kabul edip taĢıyıcı sistemi buna göre tasarlanması gerekmektedir.

Bir taĢıyıcı sistem ve bu taĢıyıcı sistem elemanlarının, deprem yüklerini zemine kadar sürekli ve güvenli bir Ģekilde aktarabilmesi için yeterli rijitlik, kararlılık ve dayanımda olması gerekir.

TaĢıyıcı sistem seçiminde en önemli husus hiç Ģüphesiz ki yapının emniyetidir. Bu durumda yapıya etki eden düĢey yükler (döĢeme ağırlığı, kiriĢ ağırlığı, duvar ağırlığı,

kolon ağırlığı, eĢya yükleri, kar yükleri, insan yükleri vb.), yatay yükler (deprem yükleri, rüzgar yükleri, toprak itkisi, sıvı yükü vb.) ve diğer yükler (sıcaklık farkından dolayı oluĢan yük, büzülme ve sünmeden dolayı oluĢan yük, farklı oturmalardan dolayı oluĢan yük, buz yükü, patlama yükü, dalga yükü, montaj yükü vb.) için, yapı sisteminin kararlı ve yeterli dayanıma sahip olması ile gerekir.

Yapı taĢıyıcı sistemi; geleneksel çerçeveli sistemler, perde duvarlı sistemler, eğik elemanlı çerçeveli sistemler, boĢluklu perde duvarlı sistemler, perde duvarlı- çerçeveli sistemler, tüp sistemler ve taban izolasyonlu sistemler olarak seçilebilmektedir. Geleneksel çerçeve sistem olarak yapılan sistemler, yapıyı hafif ve

(26)

orta Ģiddetli hasar görmekten korumaktadır. Ancak elastik sınırlar aĢılınca yapı süratle yıkılmaya baĢlamaktadır. Bu çalıĢmada, deprem etkisindeki konut ve iĢyeri türündeki 4 katlı çerçeve sisteminde 11tip yapıda kolonların kesitlerini değiĢtirerek ve belli kiriĢleri kaldırarak sistemde oluĢturulan düzensizlikler sonucu kesme kuvvetleri ve momentin değiĢimi incelenmektedir.

1.2. Ġlgili ÇalıĢmalar

Kasap H. ve Turgay T.[1]’de yapılan çalıĢmada taĢıyıcı sistemi yalnızca çerçevelerden oluĢan kolonlarda ön boyutlandırma yapılmıĢtır. Bu çalıĢmanın sonucunda kolon ön boyutlandırmasında 1997 deprem yönetmeliğine göre 10 adet parametreye göre bir formül geliĢtirilmiĢtir.

Kasap H. ve Tunalı U.[2]’de yapılan çalıĢmada deprem etkisindeki poligon kolonlu çerçeve sistemde tasarlanmıĢ konut ve iĢyeri türündeki yapılarda düĢey taĢıyıcı elemanların sabit kalarak kat adedinin değiĢmesi sonucu kolonlarda meydana gelen kesme kuvvetlerinin değiĢmesi incelenmiĢtir. ÇalıĢmanın sonucunda poligon kolonlara gelen kesme kuvveti yüzdesinin, binanın kat adedi arttıkça azaldığı ifade edilmiĢtir.

Kasap H. ve Selamet O.[3]’de yapılan çalıĢmada perdeli-çerçeveli taĢıyıcı sistemlerde, kolon ve perdelerde kesit alanlarının artması ayrıca aks açıklığının değiĢmesi sonucunda sistemde oluĢan kesme kuvvetlerinin dağılımı ve yer değiĢtirmesindeki farklılıklar incelenmiĢtir. ÇalıĢma sonucunda, aks açıklığının azalıp artması sonucunda yeni sistemde bina ağırlığının artması nedeniyle yapıya etki eden yatay yüklerinde arttığı görülmüĢtür. Böylece perde en kesit alanlarının arttırılmasının yer değiĢtirmeleri daha da sınırlandırdığı ifade edilmiĢtir.

Kasap H. ve ġahin Ö. [4]’de yapılan çalıĢmada 2007 Türk Deprem Yönetmeliğine göre mevcut yapıların deprem performansını hesaplamayı amaçlayan doğrusal elastik olmayan artımsal eĢdeğer deprem yükü yöntemi ve doğrusal elastik hesap

(27)

3

yöntemlerinden mod birleĢtirme yöntemi ile eĢdeğer deprem yükü yöntemi incelenmiĢtir.

Z.Özyurt ve Kanıcı M. [5]’de yapılan çalıĢmada düzensizlikler hakkında bilgi vermiĢtir, sayısal çalıĢmalar yapılmıĢtır ve düzensiz yapıların Türkiye Deprem Yönetmeliğindeki hesaplarını açıklamıĢtır. Ayrıca çeĢitli uluslararası yönetmelikteki düzensizlikleri de incelemiĢtir.

DurmuĢ A. ve Öztürk H.T. [11]’de yapılan çalıĢmada Türkiye’de meydana gelen Kocaeli (1999) depreminin ardında yapılan incelemeler sonucunda; deprem sırasında ortaya çıkan yer hareketlerinin parametrelerini incelerken en önemlilerinin kütle, rijitlik ve sönüm olduğunu ortaya koymuĢtur. Bu amaçla çalıĢmada depreme dayanıklı binalarda bulunması gereken; yeterli stabilite, dayanım, rijitlik, süneklik, sönüm ve adaptasyon özellikleri üzerinde durulması ile ilgili olarak önerilerde bulunmuĢtur.

Turgut Öztürk ve Yılmaz T. [12]’da yapılan çalıĢmada betonarme yapılarda taĢıyıcı sistem ve donatı düzenleme ilkelerini ele almıĢtır. ÇalıĢmasında yönetmelik çerçevesinde incelemeler yapmıĢtır, depremlerde meydana gelen hasarlardan yola çıkarak önerilerde bulunmuĢtur.

Ercan E. ve Nuhoğlu A. [13]’de yapılan çalıĢma sonucunda pasif enerji sönümleyicileri ve taban izolatörlerinin yer aldığı taĢıyıcı sistemlerin deprem etkisi sonucu davranıĢları incelenmiĢtir. Farklı yüksekliklerde ve farklı izolasyon sistemleri ile modellenen çerçeve sistemlerin değiĢik zemin koĢullarında zaman tanım alanına göre ayrı ayrı dinamik analizler yapılmıĢtır.

Arslan M.H. , Köroğlu M.A. ve Köken A. [14]’de yapılan çalıĢmada, ülkemizin bulunduğu coğrafi konumu sonucunda ciddi deprem tehdidi altında olduğunu ve bütün bilimsel geliĢmelerin yakından takip edilmesini gerekli görmüĢtür.

ÇalıĢmalarında betonarme yapıların doğrusal olmayan statik itme analizi ile yapısal performanslarının belirlenmesini anlatmıĢtır.

(28)

Döndüren M.S. , Karaduman A. , Çöğürcü M.T., Altın M. [15]’de yapmıĢ oldukları çalıĢmada plan geometrisi ve rijitlik dağılımı bakımından simetrik olan ve olmayan yapılarda burulma düzensizliği durumları araĢtırılmıĢtır. ÇalıĢmasında 15 katlı burulma düzensizliği olan ve olmayan farklı geometriye sahip çok katlı yapılar ele alınarak deprem altındaki davranıĢları incelenmiĢtir.

1.3. ÇalıĢmanın Amaç ve Kapsamı

ÇalıĢmanın amacı, çerçeveli taĢıyıcı sisteme sahip 4 katlı betonarme bir yapının kolon, kiriĢ sisteminin ve aks açıklığının değiĢtirilerek sistemde meydana gelecek düzensizlikler sonucu kolonlara gelen kesme kuvvetleri, moment değerlerinin sistemde etkisi ve değiĢimlerinin incelenmesidir. Bu kapsamda, taĢıyıcı sistemin deprem etkisindeki konut ve iĢyeri türündeki incelenen yapılarda oluĢan yer değiĢtirmelerdebelirlenmiĢtir.

Ġncelenen yapılarda, taĢıyıcı sistem içerisinde kolon boyutları zemin katta kare kesitli kolonlar için 50/50 cm, dikdörtgen kesitli kolonlar içinde50/80 cm olarak seçilmiĢ ve her katta 5 cm küçültülerek son katta kare kolonlar 35/35 cm,dikdörtgen kolonlar ise 35/80 cm olarak projelendirilmiĢtir. Sistem içeriğinde kat yüksekliği 3 metre olup aks açıklıkları ise 4 metredir. Yatay taĢıyıcı sistem olan kiriĢlerin ebatları ise 25/60 cm boyutlarındadır. Sistemlerin çözümünde Türk Deprem Yönetmeliği (TDY2007) Ģartlarına uyulmuĢ ve ĠDE STATĠK7 bilgisayar programı kullanılmıĢtır.

Bu çalıĢmada, plan üzerinde kolon-kiriĢ yerleĢimi farklı 11 yapı tipinde kolon-kiriĢ yerlerinin değiĢmesi sonucu kolonlara gelen kesme kuvveti dağılımının oluĢturduğu düzensizlikler incelenmiĢtir.TaĢıyıcı sistem modellerinde merdiven boĢluğu ve hesapları ihmal edilmiĢtir.

(29)

5

Ġnceleme yapılan tüm taĢıyıcı sistemler ġekil 1.1’de verilmiĢtir.

ġekil 1.1. Tüm taĢıyıcı sistemlerin planda yerleĢimi

(30)

TaĢıyıcı sistemlerin plan üzerindeki yerleĢim Ģekilleri ġekil 1.2. – ġekil 1.12.’de gösterilmiĢtir.

ġekil 1.2. TaĢıyıcı sistemin planda yerleĢimi – Model 1

ġekil 1.2.’deki taĢıyıcı sistem; düzenli bir yapının ana taĢıyıcı modelini oluĢturmaktadır. Bu modelde kolon ve kiriĢlerin yerleĢimi gösterilmektedir.

(31)

7

ġekil 1.2.’deki taĢıyıcı sistemin dıĢ akslarına 1.00 m konsol döĢemeler tasarlanarak taĢıyıcı model oluĢturulmuĢtur. Bu modelde kolon, kiriĢ ve konsol döĢemelerin yerleĢimi gösterilmektedir.

(32)

ġekil 1.3.’deki taĢıyıcı sistem modelinde köĢelerde konsol döĢeme uçlarına kiriĢler tasarlanarak bir çok uygulamada karĢılaĢılan ġekil 1.4. modeli oluĢturulmuĢtur.

(33)

9

ġekil 1.3.’deki konsollu taĢıyıcı sistemde konsol uçlarına kiriĢler eklenerek yine uygulamada karĢılaĢılan ġekil 1.5. modeli oluĢturulmuĢtur.

(34)

ġekil 1.5.’de iç mekanların aydınlatılmasını sağlamak amacıyla taĢıyıcı sistemin 1- C1D1 aksındaki kiriĢ ile 6-C6D6 aksındaki ortada yer alan kiriĢleri ve döĢemeleri kaldırarak ġekil 1.6. modeli oluĢturulmuĢtur.

(35)

11

ġekil 1.6.’daki modelde köĢe mekanların salon olarak tasarlanması ve dıĢ akstaki köĢe çerçeve 1-A1B1 ve 1-E1F1 ile 6-A6B6 ve 6-E6F6 aksları arasındaki kiriĢler kaldırılarak ġekil 1.7.’deki sistem modeli oluĢturulmuĢtur.

(36)

ġekil 1.6.’deki taĢıyıcı sistemde iki döĢeme birleĢtirilerek geniĢ bir salon olarak tasarlanması durumunda uygulamada çok karĢılaĢılan ve tek döĢeme olarak düĢünülmesiyle 2-A2B2 ve 2-E2F2 ile 5-A5B5 ve 5-E5F5 kiriĢleri kaldırılarak ġekil 1.8. modeli oluĢturulmuĢtur.

(37)

13

ġekil 1.8.’deki taĢıyıcı sistemdeki salonların dıĢ akslarında bulunan 2A ile 2F ve 5A ile 5F akslarındaki kolonlar mimari nedenlerle kaldırılarak ġekil 1.9. taĢıyıcı modeli oluĢturulmuĢtur.

(38)

ġekil 1.9.’deki taĢıyıcı sistemin dik orta 2-BC ile 2-DE ve 5-BC ile 5-DE aksındaki kiriĢler mimaride duvara oturmaması sebebiyle ötelenerek ġekil 1.10.’daki taĢıyıcı sistemi oluĢturulmuĢtur.

(39)

15

ġekil 1.10.’daki taĢıyıcı sistemin orta kısmına mimaride ara bölme duvar tasarlanması sonucunda 3-CD ile 4-CD aksları arasına tali kiriĢ eklenerek ġekil 1.11.’deki taĢıyıcı sistemi oluĢturulmuĢtur.

(40)

ġekil 1.11.’deki taĢıyıcı sistemin orta kısmında bulunan 3-CD ile 4-CD akslarından geçen kiriĢler mimari tasarım açısından kötü durması sebebiyle kaldırılarak ġekil 1.12.’deki taĢıyıcı sistemi oluĢturulmuĢtur.

1.4. ÇalıĢmada Geçerli Olan Varsayımlar

ÇalıĢması yapılan projede kat yüksekliği hkat=3.00 m, aks açıklıkları her iki yönde sabit olup 4.00 m olarak alınmıĢtır. Ġncelenen yapının analizinde Türk Deprem Yönetmeliği (TDY2007) kurallarına uyulmuĢ ve hesaplarda ĠDE STATĠK7 bilgisayar programı kullanılmıĢtır. Analizi yapılan modellerin bina hakkında bilgileri Tablo 1.1’de verilmiĢtir.

(41)

17

Tablo 1.1. Bina Bilgileri Bina Bilgileri

Kat Adedi 4

Bina Kat Yüksekliği 3.00 m Toplam Bina Yüksekliği 12.00 m Kullanım Amacı Konut-ĠĢ yeri

Ġncelenen yapılarda düĢey taĢıyıcılardan kolon kesit ve Ģekilleri belirlenirken katlarda ekonomiklik koĢulları sağlaması açısından katlarda yukarıya doğru etkiyen yüklerin azalmasından dolayı kolon kesitlerinde daraltma yoluna gidilmiĢtir.

Yapının yatay taĢıyıcıları olan kiriĢlerin boyutları, deprem yönetmeliğinin ön gördüğü minimum kiriĢ gövde geniĢliği bw= 250 mm koĢulu da göz önünde tutularak 250/600 mm olarak belirlenmiĢtir. DöĢeme sistemi ise iki doğrultuda çalıĢan kiriĢli döĢeme seçilmiĢ olup hf =15cm dir.Ġncelenen yapıların 1.derece deprem bölgelerinde bulunduğu ve Z4 yerel zemin sınıfına sahip bölgede inĢa edildiği kabul edilmiĢ olup yapı için taĢıyıcı sistem parametreleri aĢağıda verilmiĢtir(Tablo1.2.).

Tablo 1.2. TaĢıyıcı Sistem Parametreleri TaĢıyıcı Sistem Parametreleri

Deprem Bölgesi 1

Etkin Ġvme Katsayısı (Ao) 0.40

Bina Önem Katsayısı (I) 1

Yerel Zemin Sınıfı Z4

Spektrum Karakteristik Periyotları Ta:0.20s – Tb:0.90s TaĢıyıcı Sistem DavranıĢ Katsayısı (R) 8

Hareketli Yük Azaltma Katsayısı (n) 0.30

Ġncelenen yapılarda, sisteme etkiyen yatay ve düĢey yüklerin çerçeveler ile taĢındığı, kullanım amaçlarının konut ve iĢyeri tipindeki yapılar olduğu kabul edilmiĢtir.

Yapılarda kullanılan malzemelerin homojen ve lineer elastik olduğu, beton sınıfı olarak C25 ve betonarme çeliği olarak da S420 kullanıldığı kabul edilmiĢtir. Beton ve çeliğin malzeme açısından birliktelik oluĢturması için aderansın tam olması gerekmektedir. Böylelikle betonun veya donatının performansının zayıf olduğu durumlarda iki malzeme birlikte çalıĢarak birbirlerini tamamlarlar.Kullanılan betonun mekanik özellikleri Tablo 1.3.’de donatının mekanik özellikleri de Tablo 1.4.’de verilmiĢtir.

(42)

Tablo 1.3. Betonun mekanik özellikleri

Beton Sınıfı C25

Karakteristik Basınç Dayanımıfck (MPa) 25 EĢdeğer küp karakteristikBasınç dayanımı fck küp (MPa) 30 Tasarım BasınçDayanımı fcd (MPa) 17 Karakteristik Çekme Dayanımı fctk (MPa) 1.8 Tasarım Çekme Dayanımı fctd (MPa) 1.15

Elastiste Modülü Ec (MPa) 30000

Kayma ModülüGc (MPa) 12000

Poisson Oranı ѵ 0.2

Ezilme Birim Kısalması Ɛcu 0.003

Tablo 1.4. Donatının mekanik özellikleri

Çelik Sınıfı S420

Karakteristik Akma Dayanımı fyk (MPa) 420

Tasarım Dayanımı fyd (MPa) 365

Minimum Çekme Dayanım fsu (MPa) 500

Kopma Birim Uzaması Ɛsu 0.1

Poisson Oranı ѵ 0.3

(43)

BÖLÜM 2. BETONARME TAġIYICI SĠSTEMLER

Bir bütün olarak deprem yüklerini taĢıyan bina taĢıyıcı sisteminde ve aynı zamanda taĢıyıcı sistemi oluĢturan elemanların her birinde, deprem yüklerinin temel zeminine kadar sürekli bir Ģekilde ve güvenli olarak aktarılmasını sağlayacak yeterlikte rijitlik, kararlılık ve dayanım bulunmalıdır [6].

Bir taĢıyıcı sistemin, güvenli olmasının yanında, sağlanması gereken koĢullardan, ekonomik, kullanım amacına uygun, çevre ile uyumlu ve estetik olma koĢulları da göz önünde tutulmalı, taĢıyıcı sistemin bu koĢulları sağlaması için gereken özen gösterilmelidir.

Bir taĢıyıcı sistemde döĢemeler üzerindeki kalıcı ve hareketli düĢey yükleri kendi ağırlıkları ile birlikte kiriĢlere aktarırlar. KiriĢler, döĢemelerden gelen yüklerle üzerindeki duvar yüklerini ve kendi ağırlıklarını kolonlara aktarırlar. Kolonlar kiriĢlerden gelen yüklerle kendi ağırlıklarını temel ve temellerde zemine aktarırlar.

Bir taĢıyıcı sistemin düzenlenmesinde dikkat edilmesi gereken hususlar;

 Her iki yönde yatay yükleri karĢılayacak çerçeveler meydana getirilmesi, yatay yüklerin güvenli biçimde taĢınabilmesi için gereklidir.

 TaĢıyıcı sistemin, yükleri en kısa yoldan temele aktaracak Ģekilde düzenlenmesi, böylece burulma gibi bazı ilave etkilerin meydana gelmemesi için çaba harcanmalıdır.

 DüĢey taĢıyıcı olan kolon ve perdelerle temellere gerekli hassasiyetin verilmesi, özellikle temellerin zemin durumu göz önüne alınarak belirlenmesi, kolonların zemine kadar sürekli bir Ģekilde devam etmesi önemlidir.

(44)

 Depremde en çok etkilenen yerlerden birisi kolon kiriĢ birleĢim bölgeleridir.

Buralarda donatı yerleĢimine ve kolon etriyelerinin devam ettirilmesine özen gösterilmelidir.

 Beton sünek özelliğe sahip olmalı ve istenilen dayanımı da sağlamalıdır.

 Deprem kuvveti, kesme kuvveti olarak en çok alt katlarda oluĢacağı için buradaki kolonların tasarım hesap ve uygulamalarındagerekli özen gösterilmelidir.

 TaĢıyıcı sistem oluĢtururken planların simetrik olmasına özen gösterilmelidir.

 Kolon ve perde kesitlerinin, taĢıyıcı sistemin her iki yöndeki rijitliklerinin birbirine yakın olması gerekmektedir.

 Perdelerin, planda dıĢ kenarlara yakın yerleĢtirilmesi, yapının tüm plan kesitinin burulma rijitliğini arttırarak, deprem esnasında meydana gelecek etkilerin düĢük düzeyde kalmasını sağlamaktadır.

 Kolon ve kiriĢ bölgelerinde sarılma bölgeleri deprem anında fazla zorlanacağı için, etriye sıklaĢtırılması ile beton ise sarılmadan dolayı dayanım ve göçme Ģekil değiĢtirmesinin artması sağlanabilmektedir.

2.1. Geleneksel Çerçeveli Sistemler

Kolonlar, kiriĢler ve/veya döĢemelerin monolitik bir Ģekilde inĢa edilmesiyle çerçeve adı verilen taĢıyıcı sistem ortaya çıkmıĢtır. Çerçeveli sistemlerde kiriĢleri bağlayan kolonların kütlesiz oldukları varsayılır ve yapının kat kütlelerinin döĢeme seviyelerinde toplu olduğu kabul edilmektedir. Bu durumda elastik kolon ve kiriĢlerin oluĢturduğu ve her kat seviyesinde toplu kütlesi bulunan bir çerçeve oluĢmaktadır [7].Çerçeveli sistemler deprem sırasında, yatay yükleri düğüm noktalarındaki elemanların rijitlikleri ile karĢılamaktadır. Çerçeveli sistemler yatay yük altında fazla miktarda yer değiĢtirme yapabilmektedir (ġekil 2.2.).Çerçeveli betonarme taĢıyıcı sistemler, süneklik, dayanım ve rijitlik özellikleri ile yatay yüklerin taĢınmasını sağlamaktadır [8].

Çerçeveli sistemlerin diğer sistemlere göre deprem esnasında enerji tüketme kapasiteleri, az olmaktadır. Enerji tüketme kapasitesini arttırabilmek için taĢıyıcı

(45)

21

sistem elemanlarında ve donatılarda birçok sınırlama getirilmiĢtir. YaĢanılan son depremlerde en fazla hasar gören ya da yıkılan sistemler çerçeveli sistemler olduğu görülmüĢtür. Örnek bir çerçeve sistemi olan yapı planı aĢağıda gösterilmiĢtir (ġekil 2.1.).

ġekil 2.1. Çerçeveli Sistem

ġekil 2.2. Çerçeve elemanın yatay yük etkisi altındaki davranıĢı

2.2. Perde Duvarlı Sistemler

Perde duvarlı sistemler, döĢemelerden ve kiriĢlerden aldıkları yatay ve düĢey yükleri zemine aktarırlar. Perde duvarlı sistemlerin deprem esnasında elastik enerji tüketme kapasiteleri, çerçeveli sistemlere göre düĢüktür. Perdeler, depremlerde çok katlı binalarda önemli hasarlara neden olan göreli kat ötelemelerini önemli ölçüde azaltmaktadır. Perdelerin uzun kenar doğrultusundaki atalet momentleri çok daha

(46)

büyük olup, yatay yükleri uzun kenar doğrultusunda taĢımaktadırlar.Perdeler, dayanım yanında yanal yer değiĢtirmeyi sınırlaması yönünden de tercih edilmektedir.

Özenli bir Ģekilde düzenlenen perdeler, taĢıyıcı sistemin toplam göçmesini engel olduğu gibi, yapısal olmayan hasarların sınırlandırılmasında da etkilidir [9]. Bu tür binalarda kolonlarda tasarlanmıĢ olabilir ancak kiriĢlerle veya perdelerle bağlanmadıkları için aldıkları yatay yükleri ihmal edilecek kadar az olmaktadır. Bu yüzden bu tür yapılarda tüm yatay yükleri perdeler tarafından karĢıladığı kabul edilmektedir (ġekil 2.3.). Perdeler çerçevelerle birlikte kullanılırsa daha sünek yapılarmeydana gelmektedir.Betonarme perdeler büyük eğilme rijitlikleri ve kesme alanları nedenleriyle, bir güvenlik elemanı olarak her yükseklikteki yapılar için önerilmektedir [10]. Yapıların rijitlik ve dayanımlarını arttırmak böylece yanal yer değiĢtirmelerini sınırlandırmak amacıyla kullanılan, temele ankastre ya da yarı ankastre olarak oturan konsol Ģeklinde çalıĢan rijitlikleri yüksek, çerçevelerin aksine bağıl yer değiĢtirmeleri üst kata doğru giderek artan elemanlardır (ġekil 2.4.).

ġekil 2.3. Perde Duvarlı Sistem YerleĢim Planı

(47)

23

Hf

bw

lw

ġekil 2.4. Betonarme perde duvarın yatay kuvvet altında konsol kiriĢ gibi davranması

2.3. Eğik Elemanlı Çerçeveli Sistemler

Betonarme bir yapıda yatay yüklere karĢı çerçeveyi desteklemek amaçlı çapraz elemanların konulduğu sistemler eğik elemanlı çerçeveli sistemler olarak adlandırılmaktadır (ġekil 2.5.). Bu elemanlar yapının rijitliğini arttırarak yer değiĢtirmesini önlemektedir.Bu tür taĢıyıcı sisteme sahip binaların rijitliğini arttırmak için, betonarme perde duvarlara bir seçenek olarak, çerçeve boĢluklarına basınç ve çekmeye dayanımlı çeĢitli çapraz elemanlar da eklemek mümkün olmaktadır [11].

Yapıda perde duvarların olması yapıyı rijit yapacağı gibi binanın ağırlığını da arttırmıĢ olur, dolayısıyla deprem yükleri de artmaktadır. Deprem yüklerinin artırımından kaçınmak için eğik elemanlı çerçeveli sistemler kullanılır.

ġekil 2.5. Eğik Elemanlı Çerçeveli Sistem YerleĢimi

(48)

2.4. BoĢluklu Perde-Duvarlı Sistemler

Dolu perdelere kapı, pencere, asansör kapısı vb. sebeplerden dolayı boĢluk açılmasıyla boĢluklu perde meydana gelmektedir (ġekil 2.6.). Perdelerin yırtılması ile meydana gelen kolonlar perde davranıĢı göstermektedir. BoĢluklu perde hem eğilme kiriĢ özelliği, hem de kayma kiriĢi özelliği oluĢturmaktadır [11].

ġekil 2.6. BoĢluklu perde – duvarlı sistemler

2.5. Perde Duvarlı-Çerçeveli Sistemler

Çok katlı yapılarda taĢıyıcı sistem sadece çerçeveli sistemden oluĢtuğunda yapı, yatay yükler altında, iç kuvvetler ve yer değiĢtirmeler bakımından gerekli Ģartları emniyetli bir Ģekilde sağlaması pek mümkün olmamaktadır. Kolonların üzerine düĢen eksenel normal kuvvetleri taĢıdıkları halde, özellikle büyük depremlerde yatay etkileri temelleri aracılığıyla zemine aktararak sönümlemeleri imkansızdır [2].Perdelerin esas görevi çok katlı yapılarda rijitliği arttırmaktır. Perdeler büyük rijitliklere sahip olmalarına rağmen eksenel yük taĢımada yetersiz kalmaktadır. Böyle durumda sistemde kolonlar kullanıldığında bu eksiklik giderilebilmektedir. Perde duvarlı – çerçeveli sistemler özellikle çok katlı yapılar için deprem bölgelerinde tavsiye edilmektedir (ġekil 2.7.).

(49)

25

ġekil 2.7. Perde Duvarlı-Çerçeveli Sistem YerleĢimi

2.6. Tüp Sistemler

Yapı yükseklikleri arttıkça perde duvarlı – çerçeveli yapılarda, perdelerin aldıkları yatay yük miktarı giderek azalmaktadır. Yapı yükseklikliğinin 30 kattan fazla olması sonucunda yatay rijitlikleri sağlanamaz ve ekonomik olmaktan çıkar bu durumda tüp sistemler seçenek olarak gösterilmektedir.Tüp sistemli yapılar yatay yükler karĢısında eğilmeye karĢı çok tesirli olmaktadır [12]. Betonarme tüp sistemler, yapıların dıĢ çerçevesine yerleĢtirilen sık kolonların rijit düĢey taĢıyıcı eleman olan kiriĢlerle birleĢmesi ile meydana gelen sistemlerdir.

Kolon aralıkları 1.00-3.00 m arasında planlanmaktadır (ġekil 2.8.). Kolonları kuĢaklama bağlayan yatay taĢıyıcı olan kiriĢlerin yüksekliği ise 0.6-1.20 m geniĢlikleri ise 0.25-1.00 m arasında değiĢmektedir.

ġekil 2.8. Tüp Sistem YerleĢimi

(50)

2.7. Sismik Ġzolasyonlu Sistemler

Yapıların deprem ve rüzgar gibi dinamik etkiler karĢısında olumsuz davranıĢlarını engellemek için taĢıyıcı elemanların yeterli dayanıma sahip olması gerekmektedir.Bu Ģekilde olan yapılar Ģiddetli deprem kuvvetleri karĢısında yıkılmasalar bile hasar görmeleri sonucunda iĢlevlerini kaybedebilmektedir. Deprem sonrası hemen kullanılma ihtiyacı olan hastane, itfaiye, telekomünikasyon ve nükleer enerji santralleri gibi yapıların zarar görmemesi istenmektedir. Bunun için deprem enerjisini yapıya kurulan mekanik sönümleyiciler ve izolatörler sayesinde ortadan kaldırabiliriz (ġekil 2.9.). Burada amaç, dinamik kuvvetlerden meydana gelen titreĢimleri önemli ölçüde azaltarak, kesit zorlarını ve yer değiĢtirmeleri güvenlik sınırları çerçevesindetutulmasını sağlar ve yapı içindeki donanımın korunmasını sağlamaktır [13].

ġekil 2.9. Sismik Ġzolasyonlu Sistemler

Taban izolasyonlu sistemlerde çok farklı sistemler kullanılmaktadır. Bunlar;

a) Tabakalı Kauçuk Mesnet (TKM) Sistemi b) Yeni Zelanda Mesnet (YZM) Sistemi c) Sürtünmeli (S) Sistem

(51)

27

d) Elastik-Sürtünmeli Taban Ġzolasyonlu (ESTĠ) Sistemi e) Fransız Elektrik (FE) Sistemi

f) Kaygan Elastik Sürtünmeli (KES) Siste g) Sürtünmeli Sarkaç Sistem (SSS)

h) Yüksek Sönümlü Kauçuk Mesnet (YSKM) Sistemi

Bunlardan Tabakalı Kauçuk Mesnet (TKM) sistemi ve Yeni Zelanda Mesnet (YZM) sistemi alt baĢlıklar halinde aĢağıda kısaca açıklanmıĢtır.

2.7.1. Tabakalı kauçuk mesnet (TKM) sistemi

Deprem esnasında bir dalga halinde ilerleyen yer hareketi, yapıya ulaĢtığında temelde bir hareket meydana getirmektedir. Temeldeki bu hareket ve sarsıntı, üstyapıya iletilir ve yer değiĢtirme, çatlak ve plastik mafsal oluĢumları ile sönümlenmektedir [17]. Sistemin temel elemanları tabakalar halinde kullanılan çelik ve kauçuk plakalardır (ġekil 2.10.). Yapıya, deprem sırasında düĢey kuvvetler nispeten değiĢmeden aktarılırken, buna karĢılık yatay kuvvetlerin etkileri bu kauçuk mesnetler tarafından içine hapsetmektedir.

ġekil 2.10. Yük altında TKM sistem

2.7.2.Yeni Zelanda mesnet (YZM) sistemi

Bu sistem ilk kez Yeni Zelanda’da geliĢtirilmiĢtir. Bu sistem tabakalı kauçuk mesnet sistemine ilave olarak kauçuk yataklarının merkezine bir kurĢun çubuk yerleĢtirilerek

(52)

oluĢturulur (ġekil 2.11.). KurĢun çekirdek enerji dağılımında ek bir rijitlik sağlaması amacıyla yerleĢtirilir [18].

ġekil 2.11. YZM sistemi

Türkiye’deki sismik izolasyonlu ilk konut projesi aĢağıda gösterilmiĢtir (ġekil 2.12.).

Bu projede Japonya baĢta olmak üzere tüm dünya da önemli deprem bölgelerinde ve konut projelerinde sıklıkla ve baĢarıyla kullanılan ‘’KurĢun Çekirdekli Kauçuk Ġzolatör’’ sistemi kullanılmıĢtır.

ġekil 2.12. Türkiye’nin Ġlk Sismik Ġzolatörlü Konut Binası ( Aykent Loft Projesi)

(53)

BÖLÜM 3. TAġIYICI SĠSTEM DÜZENSĠZLĠKLERĠNĠN DEPREM YÖNETMELĠKLERĠNDEKĠ TANIMLARI

Bir bütün olarak deprem yüklerini taĢıyan bina taĢıyıcı sisteminde ve aynı zamanda taĢıyıcı sistemi oluĢturan elemanların her birinde, deprem yüklerinin temel zeminine kadar sürekli bir Ģekilde ve güvenli olarak aktarılmasını sağlayacak yeterlikte rijitlik, kararlılık ve dayanım bulunmalıdır [6].

Depreme dayanıklı yapı tasarımının ilkeleri yeterli dayanım, yeterli rijitlik ve yeterli süneklik olarak belirtilse de bunlara ilave olarak yapılarda yeterli kararlılık, yeterli sönüm ve yeterli uyumda önem taĢımaktadır.

1. Yeterli Dayanım; TaĢıyıcı sistemi oluĢturan elemanların yüklemeler karĢısında taĢıma gücü aĢılmadan taĢıyabilmesidir. TaĢıma kapasitelerini sünek bir davranıĢla sağlaması gerekmektedir.

2. Yeterli Rijitlik; TaĢıyıcı sistemlerde yatay yükler etkisinde yapı rijitliğinin en önemli etkisi toplam yer değiĢtirme yerine, bir katın alt kata göre yapmıĢ olduğu göreli öteleme miktarıdır.

3. Yeterli Süneklilik; Yapılarda deprem sonucu hasar oluĢması istenmiyorsa, yapının elastik taĢıma gücü çok büyük olmalıdır. Deprem sırasında oluĢan enerjinin yapıda plastik aĢamaya geçmeden, elastik aĢamada tüketilmelidir.

Bu Ģekilde oluĢan taĢıyıcı sistemlerde kesitler büyük boyutlarda seçilmelidir.

Süneklik oranının fazla olduğu ve doğrusal olmayan Ģekil değiĢtirmelerin küçük bir bölgeye yayıldığı sistemlerde, doğrusal olmayan eğilme Ģekil değiĢtirmelerinin plastik mafsal adı verilen kesitlerde toplandığı, bunun

(54)

dıĢındaki bölgelerde ise sistemin doğrusal-elastik davrandığı varsayılmaktadır [14].

4. Yeterli Kararlılık (Duraylılık, Stabilite); Bir taĢıyıcı sistemin dengede kalması için stabil olması gerekmektedir. Yapıda çok az bir sapma meydana geldiğinde sistemin aniden çökmesine sebep olmaktadır.

5. Yeterli Sönüm; Bir yapının sönüm değerini belirlemek pek mümkün olmamaktadır. Yapıda kullanılan malzemelerin sönüm özellikleri bilinse bile yapılarda oluĢan mikro çatlakların açılıp kapanması ile enerji açığa çıkması sönümü etkileyen sebepler olup hesaplanması mümkün olmamaktadır.

Yapının sönümünü artırmak için taĢıyıcı sisteme sönümleyici elemanlar yerleĢtirilmektedir.

6. Yeterli Uyum; Yeni yapılacak binaların depreme dayanıklı tasarımının ana ilkesi; 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 kalması, Ģiddetli depremlerde ise can güvenliğinin sağlanması amacı ile kalıcı yapısal hasar oluĢumunun sınırlandırılmasıdır [6].

3.1. Planda Düzensiz Yapılar

Bir taĢıyıcı sistemi oluĢtururken düzensiz binaların tasarımından ve yapımından kaçınılmalıdır. TaĢıyıcı sistem planda simetrik veya simetriğe yakın düzenlenmelidir.

3.1.1. Burulma düzensizliği (A1 düzensizliği)

Birbirine dik iki deprem doğrultusunun herhangi biri için, herhangi bir katta en büyük göreli kat ötelemesinin o katta aynı doğrultudaki ortalama göreli ötelemeye

(55)

31

oranını ifade eden Burulma Düzensizliği Katsayısı ŋbi ’nin 1.2’den büyük olması durumudur (ġekil 3.1.).

(∆i)ort = 1/2[(∆i)max+(∆i)min] (3.1) Ŋbi= (∆i)max / (∆i)min(3.2)

Çok katlı yapılarda genel olarak burulma düzensizliği, plan geometrisinin veya taĢıyıcı eleman rijitlik dağılımının simetrik olmaması nedeniyle oluĢmaktadır [15].

Tamamen simetrik bir yapıda, burulma düzensizliği beklenmemesi gerekmektedir.

Fakat malzeme özelliklerindeki değiĢimler, yapı elemanlarının kesitlerinde hesaplanandan daha farklı imal edilmesi, depremin oluĢturduğu etki gibi nedenlerle yapıda farklı sonuçlar meydana getirebilir.

TaĢıyıcı sistemde eğilme momentleriyle birlikte burulma momentleri de meydana gelir. Eğilme ve kesme kuvveti etkisini taĢıyabilecek Ģekilde tasarlanan betonarme eleman burulma momenti sonucu ek tesirlere maruzkalabilir ve deprem durumunda yetersiz kalabilir [16].

ġekil 3.1. Burulma düzensizliği

(56)

ġekilde görüldüğü gibi döĢemelerin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalıĢtığı binalarda deprem etkisinde her iki yönde ve her katta yatay yer değiĢtirme ile düĢey eksen etrafında kat burulmasından dolayı bir dönme meydana gelir. Bu kata uygulanan ±%5 ek (dıĢ merkezlik), her iki deprem doğrultusunda Dikatsayısı ile çarpılarak büyütülür.

Di = (ŋbi / 1.2 )² (3.3) ŋbi ˃ 2.0 olması durumunda dinamik analiz yapılır.

3.1.2. DöĢeme süreksizliği (A2 düzensizliği)

Herhangi bir katta döĢemede ;

I - Merdiven ve asansör boĢlukları dahil, boĢluk alanları toplamının kat brüt alanının 1/3’ ünden fazla olması ,

II – Deprem yüklerinin düĢey taĢıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarabilmesini güçleĢtiren yerel döĢeme boĢluklarının bulunması durumu,

III – DöĢemenin düzlem içi rijitlik ve dayanımında ani azalmaların olması durumu döĢeme süreksizliği (A2 düzensizliği) olarak ifade edilir (ġekil 3.2.).

BoĢluklar sebebiyle yatay deprem yüklerinin, düĢey taĢıyıcı elemanlara güvenli aktarılabilmesi güçleĢebilmekte ya da ani rijitlik azalması olabilmektedir.