DEPREME DAYANıKLı BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPıLARDA TASARıM

Doç.Dr. Ercan YÜKSEL

İTÜ - İnşaat Fakültesi

Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı

8 Kasım 2016 Salı 17.00-19.00 Bakırköy Temsilciliği 9 Kasım 2016 Çarşamba 17.00-19.00 Kadıköy Temsilciliği

10 Kasım 2016 Perşembe 19.00- 21.00 Karaköy Şubesi

1

DEPREME DAYANıKLı

BETONARME ÖNÜRETIMLI

YAPıLARDA TASARıM

İçerik

1. Giriş

2. Deprem Tecrübesi

3. Araştırma – Geliştirme Faaliyetleri 4. Yeni Deprem Yönetmeliği Bölüm 8 5. Soru ve Yorumlar

11.11.2016 2

1. Giriş

11.11.2016 3

TANIM

• Betonarme önüretimli binalar, üretim tesislerinde üretilen ve inşaat sahasına nakledilerek

birleştirilen kolon, kiriş, perde, panel, çift cidarlı panel, döşeme, duvar veya hücre elemanlarından oluşan binalardır.

• Betonarme önüretimli bina elemanları birbirlerine moment aktaracak şekilde bağlanabildikleri gibi, moment aktarmayacak şekilde pimli, kaynaklı veya daha farklı şekillerde de bağlanabilir ve bu

özelliklerine uygun olarak tasarlanırlar.

11.11.2016 4

T ^{ÜRK PREFABRIK SEKTÖRÜNÜN GEÇMIŞI}

•

_{BETONARME ÖNÜRETIMLI ILK BINA} TECRÜBELERI

1960

Lı YıLLARA KADAR GITMEKTEDIR

.

• 1990

^{YıLı ITIBARıYLA ENDÜSTRI} YAPıLARıNıN

%90

^ı

BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPı OLARAK GERÇEKLEŞTIRILMIŞTIR

.

•

_GENELDE

T

ASARıMıNDA DÜŞEY YÜKLERIN ETKIN OLDUĞU BATı

A

VRUPA EKOLÜNÜN ETKISINDE KALıNMıŞTıR

.

• S

ON YIRMI YıLDıR BETONARME ÖNÜRETIMLI YAPıLARıN DEPREM GÜVENLIĞIYLE ILGILI BILINÇ ARTMıŞTıR

.

11.11.2016 5

YAYGIN OLARAK KULLANILAN ÖNÜRETİMLİ YAPILAR : TEK KATLI ÇERÇEVE TÜRÜ SİSTEMLER

11.11.2016 6

11.11.2016 7

YAYGIN OLARAK KULLANILAN ÖNÜRETİMLİ YAPILAR :

AZ KATLI ÇERÇEVE TÜRÜ SİSTEMLER

2. Deprem Tecrübesi

11.11.2016 8

Son 20 Yılda Ülkemizde Gerçekleşen Depremlerde Betonarme Önüretimli Yapılarda Gözlenen Hasarlar

(TPB Üye Kuruluşları)

Yaklaşık

%3

Deprem Yıl M

w

PGA

^Toplam _Bina

Yıkılan veya Ağır

Hasar Gören

Küçük ve Orta Hasar

Adana / Ceyhan 1998 5.9 0.22 g 114 - 4

Körfez / Kocaeli 1999 7.4 0.32 g 481 17 14

Bingol 2003 6.1 0.55 g 39

- -

Van 2011 7.2 0.25 g 66 - 3

Toplam 700 17 21

11.11.2016 9

11.11.2016

Depremleri Hasarsız Atlatan Tek Katlı Çerçeve Sistemler

10

DEPREM TECRÜBELERİ

Fotoğraf: Hakan ATAKÖY

Fotoğraf: Hakan ATAKÖY

1999 Kocaeli Depremi

11.11.2016 11

Montajı Tamamlanmamış Tek Katlı Endüstri Yapılarında Gözlenen Hasarlar

DEPREM TECRÜBELERİ

DEPREM TECRÜBELERİ

11.11.2016

İnsan Hataları – Kontrol Eksikliği

12

Tek Katlı Endüstri

Yapıları Mafsallı Kolon-Kiriş

Birleşimi

DEPREM TECRÜBELERİ

Narin Çatı Kirişinin Düzlemine Dik Deforma syonu

DEPREM TECRÜBELERİ

Kolon Tabanında Plastikleşme 1999 Kocaeli Depremi

11.11.2016 15

DEPREM TECRÜBELERİ

11.11.2016 16

DEPREM TECRÜBELERİ

• Çatı düzlem içi rijitliğinin

sağlanamamış olması

• Orta ve kenar

akslar arasında

yatay rijitlik

farkı

2011 Van Depremi

Kolon Tabanında Göçme

11.11.2016 17

DEPREM TECRÜBELERİ

2011 Van Depremi

11.11.2016 18

DEPREM TECRÜBELERİ

Kolon tabanında plastikleşme, kolon-kiriş mafsallı

bağlantı detayı hataları vb…

2011 Van Depremi

Depremi Hasarsız Atlatmış Endüstri Yapıları

11.11.2016 19

DEPREM TECRÜBELERİ

Photo: Hakan Atakoy

Yapım Yılı 1984

Çok Katlı Betonarme Önüretim Konut Binaları

11.11.2016 20

DEPREM TECRÜBELERİ

Photo: Hakan ATAKÖY

2004 Bingöl Depremi

11.11.2016 21

DEPREM TECRÜBELERİ

Çok Katlı Betonarme Önüretim Konut Binaları

Avcılar-İstanbul Öğrenci Yurdu 1999 Kocaeli

Depremi

11.11.2016 22

DEPREM TECRÜBELERİ

Göçmen Konutları Kocaeli - 1990

Çok Katlı Önüretim Paneller İle Üretilen Konut Türü Yapılar

11.11.2016 23

DEPREM TECRÜBELERİ

1999 Kocaeli Depremi

Yetersiz Üretilmiş Geleneksel Betonarme Bina ve Önüretimli Betonarme Bina

11.11.2016 24

DEPREM TECRÜBELERİ

Ard-germe Çok Katlı Önüretimli Bina İnşaatı - VAN

11.11.2016 25

DEPREM TECRÜBELERİ

2011 Van Depremi

11.11.2016 26

DEPREM TECRÜBELERİ

Ard-germe Yöntemiyle Oluşturulmuş

Betonarme Önüretimli Bina

3. Araştırma-Geliştirme Faaliyetleri

11.11.2016 27

1/1 ÖLÇEKLİ KOLON DENEYLERİ (İTÜ-TPB)

30 cm 26 cm 2 cm 2 cm

30 cm 26 cm2 cm2 cm

S30-14

3 14

2 14

3 14

S30-16

2 16 3 16

3 16

S30-18

3 18 3 18

2 18 30 cm

26 cm 2 cm 2 cm

30 cm 26 cm2 cm2 cm

S30-14M

3 14

2 14

3 14

30 cm 26 cm2 cm2 cm

30 cm 26 cm 2 cm 2 cm

30 cm 26 cm2 cm2 cm

30 cm 26 cm 2 cm 2 cm

11.11.2016 28

GROUT

70 cm

SOCKET FOUNDATI

ON

50 cm

COLUMN

150 cm 150 cm

17.5 cm 55 cm

5 cm

17.5 cm 17.5 cm 55 cm 17.5 cm

FARKLI KOLON-SOKET TEMEL BİRLEŞİM DETAYLARI (İTÜ – TPB)

11.11.2016 29

S30_14, Oturum 1-6

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

D [mm]

H [kN]

11.11.2016 30

KOLON DENEYLERİ (İTÜ – TPB)

11.11.2016 31

ENDÜSTRİ TİPİ KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ

MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ

SAFECAST (2009- 2012) (İTÜ – AB)

11.11.2016 32

KONUT TİPİ KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİ

MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ

SAFECAST (2009- 2012) (İTÜ – AB)

11.11.2016 33

MOMENT TAŞIYAN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ

SAFECAST (2009- 2012) (İTÜ – AB)

11.11.2016 34

ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI

SAFECLADDING (2012- 2015) (İTÜ-AB)

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

-250-200-150-100 -50 0 50 100 150 200 250

Kuvvet (kN)

Yerdeğiştirme (mm)

N=23 kN

ENERJİ SÖNÜLEYİCİ ÇELİK YASTIKLAR

11.11.2016 35

ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI

SAFECLADDING (2012- 2015) (İTÜ-AB)

11.11.2016 36

ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI

SAFECLADDING (2012- 2015) (İTÜ-AB)

11.11.2016 37 -100

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

0 250 500 750 1000 1250

Displacement (mm)

Step

-15 -10 -5 0 5 10 15

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

Force (kN)

Displacement (mm)

ÖNÜRETİMLİ CEPHE PANELLERİNİN BAĞLANTISI İÇİN YENİ BİRLEŞİM ELEMANLARI

SAFECLADDING (2012- 2015) (İTÜ-AB)

Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi

Dr.Cihan SOYDAN – İTÜ - 2015

11.11.2016 39 -0.008

-0.006 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008

0 5 10 15 20 25

Dönme (rad)

Zaman (sn)

Yalın

Sönümleyicili ERZ1.25 ERZ1.25 ERZ0.25 ERZ1.25

-0.015 -0.010 -0.005 0.000 0.005 0.010 0.015

0 5 10 15 20 25

Dönme (rad)

Zaman (sn)

Yalın

Sönümleyicili ERZ1.40 ERZ1.40 ERZ1.25 ERZ1.25 ERZ0.25 ERZ1.40

Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi

Dr.Cihan SOYDAN – İTÜ - 2015

11.11.2016 40 -80

-60 -40 -20 0 20 40 60 80

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

Efektif Kuvvet(kN)

Göreli Yerdeğiştirme (mm)

Yalın

Sönümleyicili ERZ1.25

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

Efektif Kuvvet(kN)

Göreli Yerdeğiştirme (mm)

Yalın

Sönümleyicili ERZ1.40

Pimli Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi

Dr.Cihan SOYDAN – İTÜ - 2015

4. Yeni Deprem Yönetmeliği Bölüm 8

11.11.2016 41

YENİ DEPREM YÖNETMELİĞİ BÖLÜM 8

• 8.1. KAPSAM

• 8.1.1 – Deprem etkisi altında önüretimli betonarme bina taşıyıcı sistemlerinin tasarımına ilişkin özel

kurallar bu Bölüm’de verilmiştir.

• 8.1.2 – Önüretimli betonarme binalarda kullanılan kolon – kiriş bağlantı tipleri ile panel – döşeme

sistemleri ve bunların tasarımına ilişkin kurallar da bu Bölüm’ün kapsamı içindedir.

• 8.1.3 – Önüretimli betonarme binalarda çatı ve döşeme diyaframlarının oluşturulması ve deprem kuvvetlerinin diyaframlar aracılığı ile aktarılmasına ilişkin kurallar bu Bölüm’de açıklanmıştır.

11.11.2016 42

Önüretimli Betonarme Bina Tasarımına İlişkin Genel Kurallar

• Betonarme önüretimli binaların tasarımında montaj ve kullanım aşamalarının dikkate alınarak hesap ve

detaylandırma yapılması esastır.

• Betonarme önüretimli binaların Dayanıma Göre Tasarım

kapsamında doğrusal deprem hesabı için, bağlantı tipleri ve taşıyıcı sistem türüne bağlı olarak Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayıları ( R ), Dayanım Fazlalılığı Katsayıları ( D ) ile izin verilen Bina Yükseklik Sınıfları (BYS) Tablo 4.1’de

verilmiştir.

11.11.2016 43

Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB)

11.11.2016 44

• Pim delikleri hem kiriş ucundan hem de kolon mesneti serbest kenarından pim çapının en az 6 katı mesafede olacaktır.

• Kirişlerde bırakılacak pim-bulon deliklerinin çapı, pim çapının en az iki katı olacaktır.

Pimli Bağlantılar

• Pim yuvalarında, pürüzsüz yüzey oluşturacak malzeme ya da detay kullanılamaz.

• Pim yuvalarının doldurulmasında kullanılan çimento harcının gerekli kenetlenmeyi sağlayacak dayanıma sahip olacaktır.

• Pimle bağlanan kolon ve kiriş uç bölgelerinde çekme gerilmesi yığılmasına karşı yeterli sargı donatısı

kullanılacaktır. Sargılama, kolon uç bölgesinde kapalı

etriyeler ile, kiriş uç bölgelerinde ise yatay U-etriyeler ile yapılacaktır. Sargı donatıları, en az etkin pim boyu

uzunluğunca (8ϕ) yerleştirilecek, ayrıca aralarındaki temiz mesafe 50 mm’yi aşmayacaktır. Pim yuvaları, kapalı ve U- etriyelerin köşelerine denk gelecek şekilde yerleştirilecek, gerekmesi durumunda pim yuvaları kapalı çirozlar ile yatay düzlemde tutulacaktır.

11.11.2016 45

Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB)

11.11.2016 46

Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB)

Kaynaklı Bağlantılar

• Kolona yerleştirilen bağlantı plakasına ait ankraj donatıları çevresinde sargı donatısı sıklaştırılacaktır.

• Bağlantı noktasında, birleştirilen malzemelerin akma dayanımına eşit veya büyük olması koşuluyla, birleşim metali (elektrod) akma dayanımının %45’ine kadar kaynak kapasitesine izin verilebilir.

11.11.2016 47

• Yuva yanaklarında minimum kalınlık 15 cm olacak ve

pim kullanılacaktır.

• Yuva yanaklarındaki eğilme donatıları, mesnetlenen kirişin devrilme

momentinden oluşacak iç kuvvetlerin 1.2 katını

karşılayacak şekilde hesaplanacaktır.

Yuvalı Düşe y Pi mli Bağlantılar

Moment Aktarmayan Bağlantılar (MFB)

Yuvalı Yatay Pimli

Bağlantılar

• Önüretimli betonarme binaların moment aktaran bağlantıları, tersinir tekrarlı deprem yükleri etkisinde taşıma kapasitelerinden en az kayıpla sünek davranış gösterecek şekilde tasarlanacaktır.

• Donatı-plaka, plaka-plaka kaynaklarının, pimli ve manşonlu birleşimlerin hesabında, deprem etkisinden gelen iç kuvvetler Tablo 4.1’de verilen dayanım fazlalığı katsayısı ( D ) ile çarpılarak büyütülecektir.

• Süneklik düzeyi yüksek kolon, kiriş ve kolon-kiriş birleşim bölgeleri için Bölüm 7.3, Bölüm 7.4 ve Bölüm 7.5 de verilen tüm koşullar

sağlanacaktır.

• Islak kolon-kiriş bağlantısı (MAB1), tam ard-germeli kolon-kiriş bağlantısı (MAB2), üstte ıslak-altta kaynaklı kolon-kiriş bağlantısı (MAB3), manşonlu-pimli kolon-kiriş bağlantıları (MAB4) için R ve D katsayıları Tablo 4.1’de verilmiştir.

11.11.2016 48

Moment Aktaran Bağlantılar (MAB)

MAB1 : Islak Kolon-Kiriş Bağlantısı

11.11.2016 49

Islak bağlantılar, pozitif ve negatif moment

kapasitelerinin yerinde dökme beton ve

süreklilik donatısı ile sağlandığı

birleşimlerdir. Kiriş- kolon geometrik oturma şekli, guseli, gusesiz ya da geçici guseli olarak oluşturulabilir.

• Süreklilik donatılarının kenetlenme boyları, bu Yönetmeliğin ve TS500’ün ilgili koşullarına uygun olarak belirlenecektir.

• Birleştirilen kiriş ve kolon kesitlerinde; eğilme momentinin her iki yönü için, boyuna donatıların kenetlenme boyu, yatay kesme kapasitesi vb. gerekli tüm kontroller yapılacaktır.

MAB2: Ard-germeli Bağlantılar

11.11.2016 50

Önüretimli kirişler, kolonlara

moment aktaracak şekilde sadece ard-germeli olarak bağlanabilirler.

Ard-germe halatlarının geçirildiği kılıflar, ard-germe işleminden sonra boş bırakılabilir ya da çimento harcı ile doldurulabilir.

• Kolon–kiriş arası çimento harcıyla doldurulacaktır.

• Ard-germeli bağlantılarda kiriş ile kolon yüzü arasında kesme kuvveti aktarımı, ard-germe halatları tarafından oluşturulan mengene kuvveti ve sürtünme ile gerçekleşir.

• Kılıfları boş bırakılmış veya çimento harcı ile doldurulmuş ard-germeli birleşimlerde, başlangıç ard-germe değeri halat akma gerilmesinin

%50’sinin üzerinde olamaz.

11.11.2016 51

MAB3: Üstte Islak Altta Kaynaklı Bağlantılar

Negatif moment

kapasitesi sürekliliğinin yerinde dökme betonarme ile pozitif moment

kapasitesi sürekliliğinin ise kaynakla sağlandığı birleşimlerdir.

Çelik plakalara kaynaklanan kiriş boyuna donatılarının şekildeğiştirme kapasitesini artırmak üzere, plakadan kiriş açıklığına doğru en az 12ϕ_L (ϕ_L ilgili boyuna donatı çapı)

uzunluğundaki bölgede

aderans bozucu plastik kılıf kullanılacaktır.

11.11.2016 52

MAB4: Manşonlu-Pimli Bağlantılar

Negatif moment yerinde dökme

betonarme ile, pozitif moment ise kolon konsolunda bırakılan en az 4 adet pimin kesme kapasitesi ile taşınır. Negatif moment taşıyan donatılar, kolonda

bırakılan boşluğa ya da kolonda bırakılan özel manşonlara vidalanarak betonlanır.

ÖNÜRETİMLİ TAŞIYICI PANEL-DÖŞEME SİSTEMLERİ

11.11.2016 53

d₁ > 50mm d₂ ≥ 70mm

Çift Cidarlı Paneller Tek Cidarlı Paneller

ÖNÜRETİMLİ BİNALARDA DİYAFRAMLARA İLİŞKİN KOŞULLAR

Çatı Diyaframı

Deprem yüklerinin tamamının çatı kotundaki bağlantıları mafsallı olan kolonlar tarafından taşındığı tek katlı bina sistemlerinin çatı düzlemleri ile çok katlı binaların

mafsallı bağlantılı çatı düzlemlerinde, metal çatı örtüsü düzlem içi kuvvetleri aktaran diyaframlar olarak dikkate alınacak ve hesaba katılacaktır.

11.11.2016 54

11.11.2016 55

ÇATI DİYAFRAMI OLUŞTURULMASI

Gerekmesi durumunda ilave çapraz elemanlar kullanılacaktır.

Hesap için oluşturulacak üç

boyutlu taşıyıcı sistem modeline, trapez sac levha veya sandviç panel türü çatı örtü malzemeleri de dâhil edilecektir. Çatı örtü malzemesi, aşıklar arasına yerleştirilen iki ucu mafsallı elastik çapraz çiftleri ile temsil edilecektir. Modelde, çapraz

çubukların bağlanması için, aşıklar üzerinde en az bir ara düğüm

noktası tanımlanacaktır.

Döşeme Diyaframı Oluşturulması

• Önüretimli betonarme binaların tasarıma esas diyafram iç

kuvvetleri, Bölüm 4 ve Bölüm 7’de verilen ve aşağıda sıralanan ek koşullara uygun olarak yapılan diyafram hesabı ve tasarımı ile

belirlenecektir.

• Diyafram modeli oluşturulurken; önüretimli betonarme TT plak, boşluklu döşeme, filigran döşeme gibi döşeme elemanlarının etkili rijitliği, yatay kesme sürtünmesi şartlarının sağlanması

durumunda kompozit kesitin rijitliği, aksi halde sadece yapısal kaplama betonu rijitliği olarak kabul edilecektir.

• Döşemeler kendi düzlemlerinde sonsuz rijit kabul edilmeyecek, sonlu eleman modellemesi yapılacaktır. Düşey ve yatay yüklerin güvenli şekilde aktarıldığı gösterilecektir. Diyafram hesabı ile elde edilen iç kuvvetler, kesme sürtünmesi hesap yöntemine uygun olarak hesaplanan bağ donatıları ile karşılanacaktır.

Diyafram üzerinde çekme kuvvetleri bulunan bölgelerde ek donatı kullanılacaktır.

11.11.2016 56

• Önüretimli betonarme döşeme sistemlerinin perde ve/veya kirişler ile sınırlandırılması zorunludur. Bu amaçla her iki doğrultuda, tüm eksenlerde çerçeve kirişleri

kullanılacaktır.

• Önüretimli betonarme döşeme sistemlerin perdeler ile doğrudan birleştiği bölgelerde, diyafram iç kuvvetlerinin yapısal kaplama betonu içerisinde yer alan donatılar ve uygun detaylar ile aktarıldığı hesapla gösterilecektir.

• Önüretimli beton döşeme elemanları ile birlikte yapısal

kaplama betonu uygulaması zorunludur. Gerçekleşen yapısal kaplama betonu kalınlığı en az 70 mm olacaktır.

11.11.2016 57

Döşeme Diyaframı Oluşturulması

11.11.2016 58

4. Soru ve Yorumlar

• Türkiye Prefabrik Birliği www.prefab.org.tr

• İTÜ İnşaat Fakültesi

Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı www.steelab.itu.edu.tr

• Doç.Dr. Ercan YÜKSEL

http://web.itu.edu.tr/~yukselerc/

yukselerc@itu.edu.tr

11.11.2016 59

İletişim Bilgileri