yüksek binaların gelişimi ve tasarım İlkelerisimgeleyen anıtsal yapılar yapma ihtiyac ı •...

5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

1

Yüksek Binaların Gelişimi ve Tasarım İlkeleri

Yüksek Binaların Gelişimi ve Tasarım İlkeleri

Y.Doç.Dr. Erdal Coşkunİnşaat Yüksek MühendisiY.Doç.Dr. Erdal Coşkunİnşaat Yüksek Mühendisi


2

Yüksek Binaların GelişimiYüksek Binaların Gelişimi


3

Giriş

• Birleşik Devletler’de yüksek binaların diğer deyişle gökdelenlerin (Skyscraper) en düşük yüksekliği 153 m olarak kabul edilmektedir.

• Gökdelen kelimesi gemicilikte geminin en uzun direğine verilen isimdir.

• 305 m ‘den daha yüksek binalara İngilizce’de “Supertall” isminin verildiğini görüyoruz.

• Yüksek binalar genellikle büro, konut, otel, hastane amaçlı olarak kullanılmaktadır.

• Yüksek binaların çevre ile iletişimleri önemlidir.• Yüksek binaların analiz ve tasarımında özel yöntemler

kullanılması gerekmektedir.


4

Yüksek Binaların Yapılmalarının Nedenleri

TEKNOLOJİK NEDENLER

• Çeliğin yapılarda taşıyıcısistem malzemesi olarak kullanımı

• Yüksek dayanımlı beton teknolojisindeki ilerlemeler

• Asansörün ve hidroforun geliştirilmesi

• Havalandırma sistemlerinin geliştirilmesi

• Kalıp teknolojisindeki gelişimler

• Yatay yüklere göre analiz ve tasarım yöntemlerinin gelişimi

SOSYAL NEDENLER

• Şehir arazilerinin değerlerinin artışı

• Ekonomik büyüme • Büyük şirketlerin gücünü

simgeleyen anıtsal yapılar yapma ihtiyacı

• Yüksek yapıların politik bir yatırım amacı olarak görülmesi


5

Yüksek Binaların Yoğun Olduğu Merkezler

Kaynak : www.emporis.com


6

Yüksek Binaların Kıtalara Göre Dağılımı

Kıta Bina Adedi Yüzde

Asya 24.30224.302 % 33.16% 33.16

Kuzey Amerika 22.86322.863 % 31.20% 31.20

Avrupa 13.11413.114 % 17.89% 17.89

Güney Amerika 9.9039.903 % 13.51% 13.51

Okyanusya 2.2442.244 % 3.06% 3.06

Afrika 859859 % 1.17% 1.17


7

Yüksek Binaların Yapımının Yıllara Göre Dağılımı

Bin

a A

dedi

Yıllar


8

Yüksek Binaların Yıllara Göre Gelişimi


9

Home Insurance BinasıYer: Chicago (ABD)Mimar: William Le Baron JenneyTarih: 1883-1885 Kat: 11

“Council on Tall Buildings and Urban Habitat” tarafından dünyanın ilk gökdeleni olarak kabul edilmiştir. Bina 1931 yılında yıkılmıştır.


10

Carbide and Carbon Binası

Yer: Chicago (ABD)Mimar: Burnham Brothers Tarih: 1929Kat: 37


11

Empire State Binası

Yer : New York (ABD)Mimar: Shrave, Lamb, HarmonTarih: 1931Yükseklik: 381 m Kat: 102 Çelik, rijit çerçeve

1945 yılında 450 km/saat hızla B25 tipi bir bombardıman uçağı Empire State Binasının 79. katına çarpmış, ancak binada meydana gelen hafif hasar onarılarak giderilmiştir.http://www.esbnyc.com

http://www.esbnyc.com/


12

Prizmatik Formda Binalar

Chicago, IBM BinasıNew York, Birleşmiş Milletler BinasıNew York, Seagram Binası

II. Dünya Savaşı Sonrası Mimar Mies Van Der Rohe Konsepti


13

Pirelli Binası

Yer: Milano, İtalyaMimar: Gio Ponti ve Pier Luigi NerviTarih: 1958Yükseklik: 127 mKat: 32Betonarme taşıyıcısistem

Prizmatik formdan sapmalar görülmektedir.


14

Transamerica Pramidi

Yer: San Francisco, (ABD)Mimar:William L. Pereira Assoc.Tarih: 1972Yükseklik: 260 mKat: 48Betonarme taşıyıcı sistemBinanın kanatları 29.kattan sonra başlamaktadır.1986 daki 7.1 büyüklüğündeki Bay Area depreminde en üst kat yaklaşık 30 cm deplasman yapmıştır.


15

Citicorp BinasıYer : New YorkMimar: Edward Larrabee Barnes Associates Tarih: 1977Yükseklik: 279 mKat: 59Betonarme


16

CitiCorp Binası CitiCorp Binası


17

Sears Towers

Yer: Chicago (ABD)Mimar:Skidmore,Owings& Merrill LLP Tarih: 1974Yükseklik: 442 mKat: 108Çelik, tüp demeti

1996 ylında Petronas kuleleri inşaa edilene dek dünyanın en yüksek yapısıidi.


18

Hongkong Bankası

Yer: Hongkong, ÇinMimar: Norman Foster&Assoc.Yükseklik : 180 mKat : 45Periyot : 4.4 snKullanılan Çelik : 30 000 ton


19

Taipei 101

Yer: Taipei, TaiwanMimar: C.Y.Lee&Assoc.Tarih: Yükseklik: 509 mKat: 100 Kompozit sistem

Dünyanın en yüksek binasıdır.


20

Petronas Kuleleri

Yer: MalezyaMimar: César PelliTarih: 1995-1998Yükseklik: 452 mKat: 88m


21

Jin Mao Binası

Yer: SanghaiMimar: Skidmore, Owings & MerrillYükseklik: 421 mKat : 88Periyod: 5.7 snBetonarme


22

Hancock ve Onterie BinalarıBetonarme,174 m, 58 katlı, New YorkÇelik, 344 m, 100 katlı, Chicago


23

30 St Mary Axe, Londra-İngiltere

180 m, 41 kat, 2003


24

İstanbul Diamond


25

Dünyanın En YüksekleriNo Bina Şehir Ülke Yükseklik (m) Kat Adedi

1 Taipei 101 Taipei Tayvan 509 101

2 Petronas Tower 1 Kuala Lumpur Malezya 452 88

3 Petronas Tower 2 Kuala Lumpur Malezya 452 88

4 Sears Tower Chicago ABD 442 110

5 Jin Mao Tower Shanghai Çin 421 88

6 Citic Plaza Guangzhou Çin 391 80

7 Shun Hing Square Shenzhen Çin 384 69

8 Empire State Building New York ABD 381 102

9 Central Plaza Hong Kong Çin 374 78

10 Bank Of China Hong Kong Çin 369 70

11 The Center Hong Kong Çin 350 79

12 Aon Center Chicago ABD 346 80

13 John Hancock Center Chicago ABD 344 100

14 Burj al Arab Hotel Dubai BAE 321 60


26

Dört Büyüklerin Karşılaştırılması


27

Japonya


28

SKY CITY 1000 (Japonya-Yapılmadı)


29

BURJ DUBAI -2008


30

BURJ DUBAI


31

Toronto-Kanada ‘da bulunan CN Towerdünyanın en yüksek betonarme yapısıdır. Yüksekliği : 600 m


32

Fantaziler..


33

Yüksek Binaların Tasarım İlkeleri


34

Yüksek Binalara Etkiyen Yükler

• Düşey Yükler-Sabit Yükler-Hareketli Yükler• Yatay Yükler-Rüzgar Yükleri-Deprem Yükleri• Özel Yükleme Halleri-Patlama Yükleri-Çarpma Yükleri

Yüksek binalarda Yangın önemli bir sorundur.

• Binanın ağırlığı ve maliyeti artan yüksekliğe etkiyen yatay yüklerden dolayı lineer olmayan bir şekilde artar.

• Optimum malzeme ve taşıyıcısistem seçimi ile ağırlık ve maliyet azaltılabilir.

• Rüzgar Yükleri:Çelik binalarda 150 mBetonarme binalarda 250 mden sonra birinci dereceden etkilidir.


35

Rüzgar Yükleri

Rüzgar


36

Deprem Yükleri

ŞiddetSüreYön

Yerel Zemin KoşullarıBölgenin Sismisitesi

Topografya

MalzemeBirleşimler

Bina GeometrisiHarmoni

İnsan KaybıEkonomik Kayıplar

Deprem Talebi Bölge Bina Hasar


37

Yapı yükseldikçe Periyot artar

WV


38

Yüksek Binaların Taşıyıcı Sistem Malzemesi

Kompozit %33

Çelik %42

Betonarme %25

Kompozit %33 Çelik %42 Betonarme %25

*Yüksek Performanslı Beton

*Yüksek Performanslı Çelik

*Kompozit Malzeme

Mevcut 200 Yüksek Bina Değerleri Esas Alınarak


39

Yüksek Binaların Taşıyıcı Sistemleri

• Moment Taşıyan Çerçeve• Çaprazlı Çerçeve, Perde• Çekirdek• Tüp Sistemler

-Çerçeveli Tüp-Çapraz Bağlar + Tüp-Demet Tüpler

• Hibrid Sistemler


40

Yüksek Binaların Taşıyıcı Sisteminin Sınıflandırılması(Drosdov-Lishak 1978)


41

Çerçeve Sistemler

• Yatay yer değiştirmelere düğüm noktalarının dönmesi ile karşı koyar.

• Kolon ve kirişelemanlarının yüksek eğilme rijitliğine sahip olmaları gerekir.

• Rijit düğüm noktalarıstabilite için gereklidir.

• 30 kattan sonra etkin değildir.


42

Farklı planlarda taşıyıcı sistem düzenlemesi Kolon düzenlenmesi


43

Döşemeler

• Döşemeler düşey yükleri taşıyan en önemli sistem elemanlarıdır.• Döşeme sisteminin seçimi binanın davranışını ve dayanımını

önemli ölçüde etkiler.• Binanın kullanım amacı döşeme sisteminin seçiminde önemli rol

oynar.- Büro binalarında büyük açıklıklı basit kirişlerin kullanımı

yaygındır.- Otel ve konut tipi yüksek binalarda ise küçük açıklıklı sürekli

kirişlerin kullanımı yaygındır.• Döşeme Tipleri:

- Betonarme (plak, kirişli, düz, kaset)- Öngerilmeli Beton- Kompozit


44

Kompozit Döşemeler

Tesisat borusu

Kompozit tali kirişKompozit olmayan kirişler

Tesisat borusu


45

Kompozit Döşemeler

Kesme bağlantıları Kompozit döşeme

Tesisat geçişleri

Rijitleştirici Tesisat geçişleri

Ankraj Germe halatı Çelik kiriş

Tesisat geçişleri

Basit kompozit döşemePetek (Castella) kompozit döşeme

Öngermeli kompozit döşeme Guseli kompozit döşeme


46

Döşeme Planı

Çelik çerçeve Kompozit döşeme

Çekirdek duvarı

Kompozit döşemeÇekirdek perde

Basit birleşim

Dış çelik kolon Guse


47

Çapraz Bağlar

Çelik çapraz bağlar

Betonarme perde


48


49

Yatay Yükler Altında Çerçeve Çapraz Bağlar Etkileşimi

Çerçeve Çapraz Bağlar Çerçeve –Çapraz Bağlar Etkileşimi


50

Moment taşıyan çerçeve +çapraz bağlı sistem

Çerçeve Sistem

Mom

ent

taşı

may

an ç

erçe

ve +

çap

raz

bağ

sist

emi

Yatay Deplasman

Kat

lar


51

Çaprazlı ve Kuşaklı Sistemler

1-Kuşaklanmış halde yatay deplasman

2-Kuşaklanmamış halde yatay deplasman

Kat

lar

Yatay Deplasman


52

Çekirdekli Sistemler Çerçeve Sistemler


53

Perde ve çekirdekPerde

Perdeli Sistemler

Perde ve rijit çerçeve


54Tüp Sistemler


55

TüpMerkezi Çekirdekli

Sık KolonlarSears Binası-tüp demeti


56

Sears Binası Demet Tüp Sistemi

Ön Yapım Çevre Kolon-Kiriş Sistemi

D-D Kesiti

C-C Kesiti

B-B Kesiti

A-A Kesiti


57

Sears Binası Ön Yapım Çevre Kolon-Kiriş Sistemi


58

Diyagonal çapraz viskoz ya daviskoelastik sönümleyici

Chevron çapraz viskoz sönümleyici

Pall sürtünmeli sarkaç Sıvı kolon sönümleyici

Kütle sönümleyici

Actuator

Aktif kütle sönümleyici Hibrid kütle sönümleyici

Yay Sönümleyici

Kontrol Sistemleri

Chevron çapraz viskoelastik sönümleyici

Sıvı kolon sönümleyici


59

Çapraz Elemanlar

Pall Sönümleyicisi

Sürtünmeli izolatörler


60

Taipei 101 deki sarkaç


61

Japonya’da bir yüksek binada sismik izolatör kullanılması


62

Yüksek Binaların Maliyet Yüzdeleri

Temeller % 5 ~ %10

Taşıyıcı İskelet Sistem %10 ~ % 20

Döşeme Sistemi % 5 ~ % 10

Kaplama- Finishes % 15 ~ % 40

Tesisat % 15 ~ % 40


63

Gelecekte Tasarımda Önemli Rol Oynayacak Başlıklar

• Sürdürülebilir çevrenin korunması• Risk analizi ve değerlendirmesi• Performans esaslı tasarım• Malzeme seçimi• Aktif ve pasif kontrol sistemlerinin

kullanılması• Tehlike anında binanın boşaltılması


64

htpp:/[email protected]:/[email protected]

yüksek binaların gelişimi ve tasarım İlkelerisimgeleyen anıtsal yapılar yapma ihtiyac ı •...

Documents