depreme dayanikli yapi tasarimi - hitit...
TRANSCRIPT
20.10.2017 SAYFA1
DEPREME DAYANIKLI
YAPI TASARIMI
Deprem Düzeyleri ve Tasarım DepremiBina Taşıyıcı Sistemine İlişkin Genel İlkeler
3. Hafta
Yrd. Doç. Dr. Alper CUMHUR
Kaynak: Sakarya Üniversitesi / İnşaat Mühendisliği Bölümü / DepremeDayanıklı Betonarme Yapı Tasarımı Ders Notları / Profesör Adil ALTUNDAL
20.10.2017
Neler Göreceğiz…
• Deprem Düzeyleri Ve Tasarım Depremi
• Tasarım Kriterleri
• Yapısal Performans
• Betonarme Yapıların Deprem Güvenliği
• Bina Taşıyıcı Sistemine İlişkin Genel İlkeler
SAYFA2
20.10.2017 SAYFA3
DEPREM DÜZEYLERİ ve TASARIM DEPREMİ
2007 Yönetmeliğimiz 3 farklı düzeyde deprem tarif etmektedir.
1) Binaların servis ömürleri boyunca meydana gelme olasılığı
fazla olan şiddeti fazla olmayan sıkça meydana gelen
depremler, 50 yılda aşılma olasılığı %50 olan depremlerdir.
Bu depremlerin dönüş periyodu 72 yıldır.
2) Binaların servis ömürleri boyunca meydana gelme olasılığı
fazla olmayan seyrek olarak meydana gelen ancak şiddetli
olan depremlerdir. 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan
depremlerdir. Bu depremlerin dönüş periyodu 475 yıldır.
3) Binanın ömrü boyunca karşılaşabileceği en şiddetli
depremdir. Çok seyrek olarak meydana geleceği tahmin
edilmektedir. 50 yılda aşılma olasılığı %2 ve dönüş periyodu
2475 yıldır.
20.10.2017 SAYFA4
2007 DBYBHY de Yeni yapılacak binalar için Tasarım
Depremi, Şiddetli deprem olarak tanımlanmıştır.
Yeni binaların tasarımında esas alınacak olan tasarım
depremi, 50 yıllık bir süre içinde aşılma olasılığı %10 olan
depremdir.
Şiddetli Deprem: Yeni yapılacak binalarda meydana gelen
depremde Can güvenliğinin sağlanması amacı ile Kalıcı
yapısal hasar oluşumuna izin verilmeli fakat sınırlandırılmalıdır.
DEPREM DÜZEYLERİ ve TASARIM DEPREMİ
20.10.2017
TASARIM KRİTERLERİ
Hafif Şiddette Deprem
• Yapı işlevselliği
kaybolmayacak
• Taşıyıcı olmayan
elemanlarda çok hafif
hasar oluşabilir fakat
işlevi aksamaz
• Yoğun çatlak örnekleri
olabilir ama donatıda
akma olmamalıdır
• Ve betonda ezilme
olmamalıdır
Orta Şiddette Deprem
• Yapı işlevselliği
kaybolmayacak
• Taşıyıcı olmayan
elemanlarda ciddi hasar
oluşabilir fakat işlevi
kaybolmaz
• Taşıyıcı sistemde yaygın
geniş çatlaklar oluşur ve
donatıda akma olabilir
• Ve betonda yer yer
ezilme olabilir
• Ekonomik ölçüler
içinde yapı onarılabilir
Şiddetli Deprem
• Can kaybı
olmamalıdır
• Taşıyıcı olmayan
elemanlarda çok ağır
kopmalar, büyük kitle
düşmeleri olur
• Taşıyıcı sistemde hasar
oluşur
• Hasarların onarımı
mümkün olmayabilir
ama çökmemelidir
SAYFA5
20.10.2017
YAPISAL PERFORMANS
HASAR
KRİTERLER Hafif Orta Ağır
İşlevsellik korunmalı korunmalı korunamaz
Taşıyıcı Olmayan Elemanlarda Hasar
Onarımı gerektirmeyecek kadar
olur (kılcal)
Onarılabilir seviyede olur (geniş çatlaklar)
Olur (geniş çatlaklar ve dökülmeler)
Taşıyıcı Elemanlarda Hasar
Olmaz
Onarılabilir seviyede olur ama sistem
davranışına çok az müdahale
gerektirebilecek seviye
Onarılamayacak seviyede olur ve yapı
davranışında iyileştirme maliyeti
fizable değildir
Çatlak Dağılımı ve Türü
Tek tük ve kılcalDüşük yoğunlukta;
kılcal ve geniş çatlaklar
Çok yoğun patenler oluşmuş; geniş yarıklar
ve dökülmeler
Donatıda Akma Olmaz Bir kaç noktada olabilir
Bir çok noktada aktığında mafsallaşma hakim bir tablo olarak
görülür
Betonda Ezilme Olmaz Yer yer ezilebilirSayısız yerde beton ezilir(-) ve açılır (+)
Onarımın Ekonomiye Maliyeti
0.0001*Maliyet (0.1~0.4)*Maliyet 1*Maliyet
Çökme ihtimali Olmaz Olmaz Olmaz
Can Kaybı Olmaz Olmaz OlmazSAYFA6
20.10.2017
Betonarme Yapıların Deprem Güvenliği
TAŞIYICI SİSTEM
Düşey yükler + Rüzgar
Hesaplarda daha
az risk alınır
Bu yüklemeye yapı
daha sık maruz kalır
Hesaplarda çok büyük risk öngörülür
hasar oluşur
Yapısal taşıyıcıda
ağır hasar yok
Elastik davranış
Küçük şiddette
deprem
Çökme olasılığı
1/10000
Düşey yükler + Deprem
Toptan çökme
ve can kaybı yok
Çökme olasılığı
1/100
Tasarım depremi
Şiddetli deprem
Az hasar
Orta şiddette
deprem
Yapısal taşıyıcıda
hasar var
SAYFA7
20.10.2017 SAYFA8
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA9
20.10.2017 SAYFA10
Sonuç:
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA11
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA12
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA13
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA14
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA15
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA16
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA17
GÖZLEMLER
20.10.2017
Deprem ve
Oluşturduğu Etkiler
SAYFA18
GÖZLEMLER
20.10.2017
Deprem ve
Oluşturduğu Etkiler
SAYFA19
GÖZLEMLER
20.10.2017
P
Amax (cm/sn2)
SBüyük periyodlu Yüzey dalgaları (Rayleigh ve Love)
SH
SVPSAYFA20
GÖZLEMLER
20.10.2017 SAYFA21
GÖZLEMLER
20.10.2017
Bölüm 5 : Yığma binalar için kurallar verilmiştir.
Bölüm 6 : Bina temellerinin ve istinat duvarlarının yapımına ilişkin
kurallar verilmiştir.
Bölüm 7 : Mevcut binaların deprem performanslarının
değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi için uygulanacak
hesap kuralları verilmiştir.
T D Y 2007
Bölüm 1 : Genel Kurallar
Bölüm 3 : Betonarme binalar için tasarım kurallar verilmiştir.
Bölüm 4 : Çelik binalar için tasarım kurallar verilmiştir.
Bölüm 2 : Betonarme binalar için hesap kurallar verilmiştir.
SAYFA22
Bina Taşıyıcı Sistemine İlişkin İlkeler
20.10.2017
GENEL İLKE:
Yeni yapılacak binalar için ana ilke:
Binada yapısal olan veya olmayan elemanlar:
Hafif şiddetli depremde ; herhangi bir hasar görmemeli,(Yapı Hasarsız veya Az Hasarlı olmalı)
Orta Şiddetli Depremde ; oluşabilecek hasar sınırlı ve onarılabilecek olmalı, (Yapı Az Hasarlı olmalı)
Şiddetli Depremde ; Can güvenliğinin sağlanması amacı ile, kalıcı yapısal hasarlar sınırlandırılmalı, binanın göçmesinin önlenmelidir. (Yapı Orta Hasarlı olmalı)
SAYFA23
20.10.2017
TASARIM KRİTERLERİ
Hafif Şiddetli Deprem
(Hasarsız veya Az
Hasarlı)
Yapı işlevselliği
kaybolmayacak
Taşıyıcı olmayan elemanlarda çok hafif hasar oluşabilir fakat
işlevi aksamaz
Yoğun çatlak örnekleri olabilir ama donatıda
akma olmamalıdır
Ve betonda ezilme olmamalıdır
MAKYAJ YAPILIR.
Orta Şiddetli Deprem
(Az Hasarlı)
Yapı işlevselliği kaybolmayacak
Taşıyıcı olmayan elemanlarda ciddi hasar
oluşabilir fakat işlevi kaybolmaz
Taşıyıcı sistemde yaygın geniş çatlaklar oluşur ve donatıda akma olabilir
Ve betonda yer yer ezilme olabilir
Ekonomik ölçüler içinde yapı onarılabilir
ONARMA YAPILMALIDIR
Şiddetli Deprem
(Orta Hasarlı)
Can kaybı olmamalıdır
Taşıyıcı olmayan elemanlarda çok ağır kopmalar, büyük kitle
düşmeleri olur
Taşıyıcı sistemde hasar oluşur
Hasarların onarımı mümkün olmayabilir ama çökmemelidir
GÜÇLENDİRME
YAPILMALIDIR
SAYFA24
20.10.2017 SAYFA25
Depreme Dayanıklı Yapılar için Hesap Kurallar
Kapsam, Genel İlke ve Kurallar
20.10.2017 SAYFA26
Kapsam, Genel İlke ve Kurallar
20.10.2017 SAYFA27
BİNA TÜRÜNDE OLMAYAN YAPILAR
20.10.2017 SAYFA28
• Köprüler, barajlar, kıyı ve liman yapıları, tüneller, boru hatları, enerji
nakil hatları, nükleer santraller, doğal gaz depolama tesisleri gibi yapılar,
• Tamamı yer altında bulunan yapılar ,
• Binalardan farklı hesap ve güvenlik esaslarına göre projelendirilen diğer
yapılar (yalıtım araçlı sistemler, aktif ve pasif kontrol sistemleri)
bu Yönetmeliğin kapsamı dışındadır.
Bu Yönetmeliğin kapsamı dışındaki yapılara
uygulanacak koşul ve kurallar,
kendi özel yönetmelikleri yapılıncaya dek, ilgili Bakanlıklar tarafından
çağdaş uluslararası standartlar göz önünde tutularak saptanacak
ve projeleri bu esaslara göre düzenlenecektir.
20.10.2017 SAYFA29
20.10.2017
.
DY2007’nin amacı: hafif, orta ve şiddetli depremler altında yapıda değişik
ve öngörülen yerde ve düzeyde hasarın oluşmasıdır.
TEMEL İLKE:
Proje depremi altında yapının çökmemesi ve can kaybı olmamasıdır.
SAYFA30
Kapsam, Genel İlke ve Kurallar
.
Depreme Dayanıklı YapıHer şiddete deprem etkisi altında bile
hasar görmeyecek yapı demek değildir
Aksi durumda, ekonomik olmayan yapılar ortaya çıkar
20.10.2017
Betonarme Yapıların Güvenliği
SAYFA31
Hesaplarda çok büyük
risk öngörülürYapıda hasar oluşabilir
Taşıyıcı sistem
ayakta kalmalı
Yapıda Elastik davranış olabilir.Küçük şiddette depremlerde
Düşey yükler + Deprem
Toptan çökme
ve can kaybı yok
Çökme olasılığı
1/100Şiddetli Deprem
(Tasarım Depremi)
T.S.de hasar oluşabilir.
(Oluşan hasar onarılabilmeli)Orta şiddette depremlerde
Taşıyıcı sistemde
hasar olabilir
Düşey yükler + RüzgarHesaplarda
az risk alınır
Yapı bu yüke daha
sık maruz kalırÇökme olasılığı
1/10.000
20.10.2017
2007 TDY göre yeni binaların tasarımında esas alınacak deprem
ŞİDDETLİ DEPREM
Can güvenliğinin sağlanması amacı ile
Kalıcı hasar oluşumu sınırlandırılmalıdır.
Şiddetli deprem: Bina önem katsayısı I=1 olan binalar için
tasarım depremi
50 yıllık bir süre içinde aşılma olasılığı %10 olan depremdir.
Şiddetli bir depremde binanın çökmesi ancak bir istisna olmalıdır.
SAYFA32
Betonarme Yapıların Güvenliği
20.10.2017 SAYFA33
Bina Taşıyıcı Sistemlerine İlişkin Genel İlkeler
Taşıyıcı sistem ve elemanları Deprem yüklerini
temel zeminine kadar sürekli ve güvenli bir şekilde aktarılmasını
sağlayacak yeterli rijitlikte, kararlılıkta ve dayanımda olmalıdır.
Döşeme sistemleri deprem kuvvetlerini taşıyıcı sistem elemanlarına
aktarılmasını sağlayacak düzeyde rijitlik ve dayanıma sahip olmalıdır.
20.10.2017 SAYFA34
Yatay yük hesabında dolgu duvarlar dikkate alınmaz yok kabul edilir.
Depremden oluşan tesirler Kolon Kiriş ve Perdeler tarafından karşılanır.
Yatay Yük Hesabında döşemeler hesaba girmez !
Ancak, gerçek durum böyle değildir.
Deprem kuvvetleri büyük bölümüyle döşeme içinde oluşur,
döşeme vasıtasıyla bu yükler düşey elemanlara aktarılır.
Döşemenin bu yük aktarma işi diyafram görevi olarak tanımlanır.
Bina Taşıyıcı Sistemlerine İlişkin Genel İlkeler
20.10.2017 SAYFA35
Kat Döşemeleri, Düşey taşıyıcı olan kolon ve Perdeleri kat Düzleminde birbirine bağlar.
Döşemeler kendi düzlemi içinde sonsuz rijit kabul edilir.
Döşeme sonsuz rijit kabul edilince kat düzeyindeki düşey taşıyıcılar eşit öteleme yapacaklardır.
Döşemeler, Depremde oluşan kuvvetleri düşey taşıyıcılara dağıtır.
Rijitlikleri farklı olan düşey taşıyıcıların deprem kuvveti altında eşit öteleme yapabilmesi için, Ötelenme rijitliği ile ilgili olarak deprem kuvvetinden pay almalıdır
Döşeme içinde büyük boşluklar ve deliklerin olması dağıtma işinde aksama meydana getirir.
DÖŞEMENİN RİJİT DİYAFRAM OLARAK ÇALIŞMASI
20.10.2017
Döşeme rijit diyafam olarak çalışmasa şekildeki her üç aksta farklı
ötemeler meydana gelecekti.
Döşeme rijit diyafram olarak çalıştığından her üç aksta da aynı
ötelenmeler olacaktır.
Her düşey taşıyıcı ötelenme rijitliği ile orantılı olarak deprem
kuvvetinden pay alır ve diğer taşıyıcılarla aynı öteleme yapar.
SAYFA36
∆2
DÖŞEMENİN RİJİT DİYAFRAM OLARAK ÇALIŞMASI
∆2
20.10.2017 SAYFA37
TAŞIYICI SİSTEMLERİN SINIFLANDIRILMASI
Çerçeveli
Sistemler:Kolon ,Kiriş
Ve Döşeme
Tüm Yükler Kolon ve
Kiriş ve Döşeme
tarafından taşınır.
Düğüm Noktaları rijittir.
Kuvvetli Kolon Zayıf kiriş olmalı
Yeterli yanal ötelenme rijitliği olmalı
Kırılma Sünek olmalı
Plastik Mafsal kirişlerde olmalı
Perdeli
Sistemler:
Perdeler ve
Döşeme
Tüm Yükler Perdeler
ve Döşeme
tarafından taşınır.
Düşey yükleri taşıyan kolonlar
olabilir.
Yatay yüklerin tamamı perdeler
tarafından taşınmalıdır. αs= 1
Perdeli
Çerçeveli
Sistemler:
Kolon ,Kiriş
Perde ve
Döşeme
Tüm Yükler Perdeler
Perde, Çerçeve ve
Döşeme tarafından
ortak taşınır.
Perde ve Çerçevenin birlikte
kullanılabilmesi için 2007 de
verilen şartlara uyulmalıdır.(SDY
perde ile SDY çerçevenin birlikte
kullanılabilmesi için αs≤ 0,75
olmalıdır.)
20.10.2017
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
SAYFA38
Örnek: Deprem kuvvetine maruz, tek katlı, tek açıklıklı çerçeveli bir yapıya gelen
yatay yükün bileşkesinin 10ton olduğunu kabul edelim. Döşeme kalınlığı 12cm ve
Döşeme Rijit Diyafram olarak çalışıyor.
20.10.2017
a) Sonsuz rijit diyafram kabulünün sonuçları
b) Yatay yükler altında kuvvetler dengesinin sağlanması
c) Kolon ve Kirişlerde şekil değişikliği, Büklüm noktalarının oluşması
d) Yatay yükten oluşan Kolon ve Kirişlerdeki kesit tesirleri araştırılacaktır.
SAYFA39
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
ÇÖZÜM: Deprem kuvvetine paralel olan ABCD çerçevesi ile EFGH
Çerçevelerinin rijitlikleri aynı olduğundan çerçeveler gelen
yatay yükü eşit paylaşacaklardır.
5t
5 m
4 m
ABCD Çerçevesi
A
B
D
C
20.10.2017
Bu kuvvet kolonlar tarafından rijitlikleri ile orantılı olarak paylaşılacaktır.Kolon rijitlikleri eşit olduğundan (Kesitleri, kesit yönleri, kolon boyları, kolon istinat durumları) kuvvet eşit olarak (2,5t) dağıtılacaktır.
Bu kolon kuvvetleri kolonlara moment sıfır noktası denilen Momentin büküm noktalarında tesir edecektir.
SAYFA40
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
2,5 ton
40x40 40x40
20.10.2017
Moment sıfır noktasının yeri, kolon alt ucundan itibaren bir oran olarak kolonun istinat durumuna binanın kaç katlı olduğuna ve kolonun bulunduğu kata göre tablolarda verilmiştir. Örneğimizde bu oranın 0,55 olduğunu kabul edelim.0,55*Lc = 0,55*5=2,75m kolon kesme kuvvetinin alt uçtan mesafesidir.Kolon kesme kuvvetinin üst uçtan mesafesi 2.25m olmuştur.
SAYFA41
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
Mafsalda Momentin 0 olduğu yazılır:
ΣM=0 5x2,25=4xN N=2,8125 t.
Σx=0
Σy=0 Sistem dengededir.
20.10.2017 SAYFA42
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
Sol Kolonda Ankastre uç için
Moment yazılırsa MA bulunur.
MA – 2,5x2,75 =0
MA = 6,875 tm
Benzer işlem sağ kolon için
yapılırsa
MD = 6,875 tm
20.10.2017
Devrilme Momentinin ne kadarı kolonlar, ne kadarı kolonlarda oluşan Normal kuvvetlerin oluşturduğu kuvvet çifti tarafından karşılanmaktadır.
Devrilme momenti 5*5=25 tmKolonların aldığı moment: 2*6,875 = 13,75 tm
Devrilme momentinin % kaçını kolonlar alır; 13,75/25= 0,55
Geri kalan %45 moment kolonlarda oluşan kuvvet çifti tarafından karşılanmaktadır.4*2,8125= 11,25 tm
SAYFA43
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
5t
2,5t2,5t
6,875 tm6,875 tm
2,8125t 2,8125t
5 m
4 m
ΣA=0
5x5=2x6,875 + 4x2,8125
25=25 Sistem dengededir.
A
B
D
C
20.10.2017
KOLON UÇ MOMENTLERİ
Kolon kesme kuvveti ile mesafelerin çarpılması ile bulunur.
KİRİŞ UÇ MOMENTLERİ
Düğüm Noktasının denge şartından bulunabilir.
SAYFA44
Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi
5,625 tm
6,875 tm
2,75m
2,25m
5,625 tm
2,5t 2,5t
5,625 tm
6,875 tm
A
B
D
C
2m2m
5,625 tm
A
B
D
C
20.10.2017
KOLON MOMENTLERİKİRİŞ MOMENTLERİ
SAYFA45
Çerçeveli bir yapının düşey yük altında kesit tesirleri
HATIRLATMA
A
B
D
C
A
B
D
C