İbrahim Alper ÇALDIRAN 010090130

1. 23 EKİM 2011 VAN DEPREMİNDE HAFİF HASAR GÖREN BETONARME BİNANIN İNCELENMESİ İbrahim Alper ÇALDIRAN 010090130

3. Yapı Hakkında Genel Bilgi • Kullanım amacı: Konut • Yapının yeri: Van • Kat adedi: Bodrum kat + zemin kat + asma kat+ • 6 normal kat • Kat yükseklikleri: Bodrum kat: 3.0 m • Zemin kat: 2.8 m • Asma kat: 1.9 m • 1.Normal kat: 1.1 m • Diğer normal katlar: 3 m • Malzeme özellikleri: Beton sınıfı = C20 • Donatılar = S420 • Zemin özellikleri: Yerel zemin sınıfı: Z3 • Zemin em. Ger.: 200 kN/m2 • Deprem Böl.: 1° Deprem Böl. • Yatak kat sayısı: 30000 kN/m3 • Yükleme Durumu: TS 498 • Döşeme tipi: Dişli döşeme

4. Perdeli Çerçeve Sistemler • Yüksek yapılarda yatay yüklerin karşılanmasında • perdelerin etkili bir şekilde kullanılması, özellikle • hemen her bölgesi deprem riski altında bulunan • ülkemiz için bir zorunluluk olarak gözükmektedir. • Perdeler şiddetli depremlerde çok katlı binalarda önemli • hasarlara neden olan göreli kat ötelemelerini önemli ölçüde • azaltırlar. Uzun kenar doğrultusundaki atalet momentleri çok • daha büyük olup, yatay yükleri uzun kenar doğrultusunda • etkin olarak taşırlar.

5. Perdeli Çerçeve Sistemler • Perdeler çerçevelerle birlikte kullanıldığında • daha sünek sistemler elde edilir. Perdenin şekil değiştirmesinde eğilme momenti etkili olur ve • katlar arası en büyük yer değiştirme üst katlarda • meydana gelir. Çerçevede ise yatay ötelemeler • kat rijitliğine bağlı olarak kesme kuvvetinin en • büyük olduğu alt katlarda meydana gelmekte • ve üst katlara doğru azalmaktadır. • Bu tür iki farklı davranış sergileyen • perde ve çerçeve sistemlerin beraber yük • taşımaları durumunda taşıyıcı sistemin • ötelenmesi, hem eğilme hem de kayma • davranışı etkisinde olacaktır. Karma • sistemde yapının üst kısmında perde • eğilmesi çerçeveler tarafından, • çerçevelerin alt katlardaki kaymaları • ise perdeler tarafından engellenir.

6. Perdeli Çerçeve Sistemler

7. Döşeme Hesabı • Birim dişe gelen yükler hesaplanmış ve 3 farklı yötemle statik hesap yapılmıştır; Katsayılar Yöntemi CROSS Yöntemi SAP2000 ile Çözüm 3 yöntemlede benzer sonuçlar elde edildiği için hesapların devamında SAP2000 programı kullanılmıştır. • Betonarme hesap sonucunda; Dağıtma donatısı: Etriye: Enine diş:4 m < L < 7 m için 1 adet enine diş gereklidir Açıklıkta: 2 Mesnette: eke gerek yok

8. Taşıyıcı Sistemin Yaklaşık Olarak Boyutlandırılması • İlk olarak kolon etki alanları belirlenmiş ve bu etki alanları içinde kalan sabit ve hareketli • yükler hesaplanarak kolonlara etkitilmiştir. koşulunu sağlayacak şekilde kolon boyutları belirlenir ≥ = 1.4G + 1.6Q

9. Taşıyıcı Sistemin Yaklaşık Olarak Boyutlandırılması • Boyutlandırma sonucunda bodrum kattaki 7 kolon hariç diğer kolonlar, mevcut durumdaki • 60*60 cm boyutunu sağlamıştır.

10. Deprem Hesabı • Depreme dayanıklı yapı tasarımında ana ilke; • Hafif şiddetteki depremlerde, yapısal ve yapısal olmayan elemanların hasar görmemesi • Orta şiddetteki depremlerde, yapısal ve yapısal olmayan elemanlardaki hasarın sınırlı • ve onarılabilir düzeyde olması • Şiddetli depremlerde, can güvenliğini sağlamak amacıyla kalıcı yapısal hasar oluşumunun • sınırlandırılması

11. Deprem Hesabı Hesap Yöntemleri; Eşdeğer deprem yükü yöntemi Dinamik yöntemler 2.1. Mod birleştirme yöntemi 2.2. Zaman tanım alanında hesap yöntemleri • Bu yöntem sistemin davranışının, her • bir serbest titreşim modunun deprem • hareketine olan cevabının ayrı ayrı elde • edilmesinden sonra birleştirilmesiyle • bulunabileceği esasa dayanır. Yöntemin • hesap tekniğinin altında tamamen elastik • davranış ilkeleri yatmaktadır.

12. Deprem Hesabı Boşluksuz perdelerin tabanında deprem yüklerinden meydana gelen kesme kuvvetlerinin toplamı, binanın tümü için tabanda meydana gelen toplam kesme kuvvetinin %75’inden daha fazla olmayacaktır. R = 7

13. Deprem Hesabı • DBYBHY’e göre; • ≤ 0.02 • SAP2000 ile yapılan analiz sonrasında maksimum göreli kat ötelenmesi; • = 0.050 m • = = 0.017 < 0.02

14. Yük Kombinasyonları

15. y yönünde davranış = 1.02 sn

16. x yönünde davranış = 0.88 sn

17. Burulma etkisinde davranış = 0.72 sn

18. Kirişlerin Betonarme Hesabı • Bu aşamada binada hali hazırda bulunan kiriş donatılarıyla, • TS-500’e göre çözüm yapılan SAP2000’den elde edilen donatı • alanlarının karşılaştırılması yapılmıştır. • Yapıda 60*32 cm, 70*32 cm, 30*32 cm ve 30*60 cm olmak üzere • 4 farklı kiriş tipi vardır. Yapılan analiz sonucunda tüm kirişler için gerekli • olan donatı miktarı , mevcut durumdaki donatı miktarının altında kalmıştır. • Hesaplamalar göstermiştir ki; kiriş boyuna donatısı bakımından güvenli • tarafta kalınmıştır.

19. Kirişlerin Kesme Güvenliği Hesap yapılan kirişlerde; = 0 alınmıştır - > 0.5 * = = * * d > olacak şekilde; Sarılma bölgesinde: Orta bölgede: seçilmiştir

20. Kolonların Betonarme Hesabı • SAP2000 programıyla TS-500’e göre yapılan analiz ve dizayn sonrasında, yapı kolonlarının • büyük çoğunluğunun minimum boyuna donatı miktarının altında kaldığı belirlenmiştir. • Ancak zemin kat ve bodrum kattaki bazı kolonlar minimum değerin üstünde boyuna • donatıya ihtiyaç duymuşlardır. = 0.01 * b * h = 0.01 * 600 * 600 = 3600 = 20 = 4022

21. Kolonların Betonarme Hesabı • SZ04 ve SB04 kolonları mevcut durumdaki donatı • miktarının altında bir değerde donatıya ihtiyaç • duymaktadır. Bu iki kolon dışındaki kolonlar ise • mevcut boyuna donatı miktarından fazla donatı • istedikleri görülmektedir. • Bunun temel sebebinin kısa kolon etkisi olduğu • düşünülmektedir. Kısa kolonlar normal kolonlardan • daha rijit olduğu için üzerlerinde büyük momentler • oluşur ve deprem esnasında genellikle patlarlar.

22. Tasarım Kesme Kuvveti Kontrolü 𝑉 𝑒 = 1.25 * 𝑓𝑦𝑘 * {𝐴𝑠1 + 𝐴𝑠2} - 𝑉𝑘𝑜𝑙 𝑉 𝑒 ≤ 0.45 * 𝑏𝑗 * ℎ𝑐 * 𝑓𝑐𝑑 𝑉 𝑒 ≤ 0.60 * 𝑏𝑗 * ℎ𝑐 * 𝑓𝑐𝑑 Kuşatılmamış birleşimlerde Kuşatılmış birleşimlerde • Hesap yapılan birleşim noktalarının tümünde, tasarım kesme kuvveti • maksimum sınırın altında kalmıştır.

23. Kolon Tasarım Kesme Kuvvetleri Hesabı = = Ʃ𝑀𝑝 * 𝑀𝑎 = 1.4*𝑀𝑟𝑎 Ʃ𝑀𝑝 = 𝑀𝑝𝑖 = 1.4*𝑀𝑟 𝑉 𝑟 = 𝑉 𝑐 + 𝑉𝑤 𝑉 𝑐 = 0.80*𝑉𝑐𝑟 = 0.80 * 𝑓𝑐𝑡𝑑 * 𝑏𝑤 * d 𝑉𝑤 = 𝐴𝑠ℎ/s * 𝑓𝑦𝑤𝑑 * d Sarılma bölgesinde: Orta bölgede:

24. Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Koşulunun Kontrolü Mra + Mrü : Kolon eğilme moment kapasiteleri Mri+ Mrj : Kiriş eğilme moment kapasiteleri (Mra + Mrü ) ≥ 1.2(Mri+ Mrj) • Hesap yapılan orta ve kenar düğüm noktalarında, • kiriş ve kolonların taşıma gücü momentlerinin bulunup • oranlanmıştır. Hesaplamalar sonucunda bütün düğüm • noktaları ilgili koşulu sağlamıştır.

25. Perdelerin Betonarme Hesabı • Perde, uzun kenarının kalınlığına oranı • en az 7 olan taşıyıcı yapı elemanıdır. Etkili olarak • yatay yüklerin taşınmasında kullanılırlar. • Yüksek yapılarda, çerçeve sistemlerin yatay • yüklere karşı rijitliklerini uygun hale getirebilmek • için yapı tasarımında sık kullanılan elemanlardır.

26. Perdelerin Betonarme Hesabı • Hcr ≥ lw • ≥ Hw/6 • Kritik perde yük. boyunca perde uç bölgesi; • lu ≥ 2 * bw • ≥ 0.2 * lw • Yatay ve düşey gövde donatısı hesabı; • Asg ≥ 0.0025 * s * bw • Perde uç bölgesi düşey donatı hesabı; • -- w As = • Perde uç bölgesi enine donatı hesabı; • As ≥ 0.075 * s * 𝑏𝑘 * • Perde kesme kuvveti güvenliği kontrolü; • Vd ≤ Vr = Ach* ( 0.65*fctd + ρsh* fyd ) • Vd ≤ 0.22 * Ach * fcd

27. Merdiven Hesabı 2s+a = 63 cm s = 165 mm a = 300 mm Kat sahanlığı plağı Merdiven ve ara sahanlık plağı

28. Temel Hesabı • Radye temeller, dolma zeminlerde yada • emniyet gerilmesinin çok düşük olduğu ve • temel zeminin fazlaca sıkışabilme özelliği • gösterdiği veya temel duvarı ve kolonların • birbirine çok yakın olması durumlarında • uygulanır. Burada bina, zemini tamamen • örten ve tersine çalışan bir döşeme üzerine • oturtulur.

29. Temel Hesabı 1 m’lik temek kalınlığı için; = 0.005692 m ϭ𝑚𝑎𝑥= 𝑤𝑚𝑎𝑥*k = 0.005692*30000 = 170.76 kN/𝑚2 < ϭ𝑒𝑚= 200*1.5= 300 kN/𝑚2 Vpr = ƴ * 𝑓𝑐𝑡𝑑 * 𝑈𝑝 * d = 1*1*6200*950 = 5890 kN Vpd = 2676.08 kN < Vpr = 5890 kN min {𝐴𝑠𝑥;𝐴𝑠𝑦} = 𝜌𝑚𝑖𝑛 * b * d min {𝐴𝑠𝑥 + 𝐴𝑠𝑦} = 𝜌𝑚𝑖𝑛 * b * d ɸ22/180 ( 2112 𝑚𝑚2 )

30. Temel Hesabı • Seçilen donatıyla hesaplanan taşıma kapasitesi kullanılarak SAP2000 ile yapılan analiz • sonucunda, bu mevcut taşıma kapasitesi altında temelin bütün kısımlarında minimum • donatıya ihtiyaç olduğu görülmüştür. • Mr = As * fyd * d = 2112*365*950 = 732.34 kNm

31. Bodrum Kat Perde Duvar Hesabı • Bodrum katta yer alan perde duvarlarda hesap yaparken, istinat duvarı hesap yöntemleri • izlenmiştir. Statik ve dinamik durum toplamındaki toplam aktif toprak basıncı katsayısı • hesaplanmış, perdeye etkiyen kuvvetler belirlenmiştir.

32. Bodrum Kat Perde Duvar Hesabı Pd = 0.85*Pat + Qat Md = α * Pd * • Elde edilen momentlere göre betonarme hesap yapılmıştır.

33. Metraj • İlgili birim ağırlık tabloları kullanılarak; kalıp, beton ve donatı metrajı yapılmıştır. • Hesaplamalar sonucunda; 1 beton için gerekli olan donatı miktarı yaklaşık olarak 100 kg olarak bulunmuştur.

34. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi • Eşdeğer deprem yükü yöntemi • Mod birleştirme yöntemi R = 1 , , r = Etki/kapasite oranı rs = Etki/kapasite oranının sınır değeri

35. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi

36. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi

37. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi

38. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi

39. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi

40. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi

41. Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleriyle Belirlenmesi • Yapılan hesaplamalar sonucunda B-B aksında yer alan 5 kolonda Belirgin Hasar Bölgesinde bulunmaktadır. Bu 5 kolon için de Minimum Hasar Sınırı aşılmasına rağmen, Güvenlik Sınırının altında kalınmıştır.

42. Teşekkürler…