DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI Deprem Düzeyleri ve Tasarım Depremi Bina Taşıyıcı Sistemine İlişkin Genel İlkeler 3. Hafta Yrd. Doç. Dr. Alper CUMHUR Kaynak: Sakarya Üniversitesi / İnşaat Mühendisliği Bölümü / Depreme Dayanıklı Betonarme Yapı Tasarımı Ders Notları / Profesör Adil ALTUNDAL 27.09.2017

SAYFA1

Neler Göreceğiz…

• Deprem Düzeyleri Ve Tasarım Depremi • Tasarım Kriterleri • Yapısal Performans • Betonarme Yapıların Deprem Güvenliği • Bina Taşıyıcı Sistemine İlişkin Genel İlkeler

27.09.2017

SAYFA2

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. 27.09.2017

SAYFA3

DEPREM DÜZEYLERİ ve TASARIM DEPREMİ 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.

27.09.2017

SAYFA4

TASARIM KRİTERLERİ Hafif Şiddette Deprem

Orta Şiddette Deprem

Şiddetli Deprem

• Yapı işlevselliği kaybolmayacak

• Yapı işlevselliği kaybolmayacak

• Can kaybı olmamalıdır

• Taşıyıcı olmayan elemanlarda çok hafif hasar oluşabilir fakat işlevi aksamaz

• Taşıyıcı olmayan elemanlarda ciddi hasar oluşabilir fakat işlevi kaybolmaz

• Taşıyıcı olmayan elemanlarda çok ağır kopmalar, büyük kitle düşmeleri olur

• Yoğun çatlak örnekleri olabilir ama donatıda akma olmamalıdır

• Taşıyıcı sistemde yaygın geniş çatlaklar oluşur ve donatıda akma olabilir

• Taşıyıcı sistemde hasar oluşur

• Ve betonda ezilme olmamalıdır

• Ve betonda yer yer ezilme olabilir

• Hasarların onarımı mümkün olmayabilir ama çökmemelidir

• Ekonomik ölçüler içinde yapı onarılabilir

27.09.2017

SAYFA5

YAPISAL PERFORMANS HASAR KRİTERLER İşlevsellik Taşıyıcı Olmayan Elemanlarda Hasar Taşıyıcı Elemanlarda Hasar

Hafif

Orta

Ağır

korunmalı

korunmalı

korunamaz

Onarımı Onarılabilir seviyede gerektirmeyecek kadar olur (geniş çatlaklar) olur (kılcal)

Olmaz

Çatlak Dağılımı ve Türü

Tek tük ve kılcal

Donatıda Akma

Olmaz

Betonda Ezilme

Olmaz

Onarımın Ekonomiye Maliyeti Çökme ihtimali 27.09.2017

Can Kaybı

Olur (geniş çatlaklar ve dökülmeler)

Onarılabilir seviyede Onarılamayacak olur ama sistem seviyede olur ve yapı davranışına çok az davranışında müdahale iyileştirme maliyeti gerektirebilecek seviye fizable değildir Düşük yoğunlukta; Çok yoğun patenler kılcal ve geniş oluşmuş; geniş yarıklar çatlaklar ve dökülmeler Bir çok noktada aktığında mafsallaşma Bir kaç noktada olabilir hakim bir tablo olarak görülür Sayısız yerde beton Yer yer ezilebilir ezilir(-) ve açılır (+)

0.0001*Maliyet

(0.1~0.4)*Maliyet

1*Maliyet

Olmaz

Olmaz

Olmaz

Olmaz

Olmaz

Olmaz

SAYFA6

Betonarme Yapıların Deprem Güvenliği TAŞIYICI SİSTEM

Düşey yükler + Deprem

Düşey yükler + Rüzgar

Hesaplarda daha az risk alınır

Hesaplarda çok büyük risk öngörülür hasar oluşur

Bu yüklemeye yapı daha sık maruz kalır

Küçük şiddette deprem

Orta şiddette deprem

Şiddetli deprem Tasarım depremi

Çökme olasılığı 1/10000

Elastik davranış

Az hasar

Yapısal taşıyıcıda ağır hasar yok

27.09.2017

Yapısal taşıyıcıda hasar var Toptan çökme ve can kaybı yok Çökme olasılığı 1/100

SAYFA7

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA8

27.09.2017

SAYFA9

GÖZLEMLER

Sonuç:

27.09.2017

SAYFA10

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA11

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA12

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA13

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA14

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA15

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA16

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA17

Deprem ve Oluşturduğu Etkiler

27.09.2017

GÖZLEMLER

SAYFA18

GÖZLEMLER Deprem ve Oluşturduğu Etkiler

27.09.2017

SAYFA19

GÖZLEMLER Amax (cm/sn2)

P

S

SH

P 27.09.2017

Büyük periyodlu Yüzey dalgaları (Rayleigh ve Love)

SV SAYFA20

GÖZLEMLER

27.09.2017

SAYFA21

Bina Taşıyıcı Sistemine İlişkin İlkeler T D Y 2007 Bölüm 1 : Genel Kurallar Bölüm 2 : Betonarme binalar için hesap kurallar verilmiştir.

Bölüm 3 : Betonarme binalar için tasarım kurallar verilmiştir. Bölüm 4 : Çelik binalar için tasarım kurallar verilmiştir. 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. 27.09.2017

SAYFA22

ADİL ALTUNDAL

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 ;

27.09.2017

Can güvenliğinin sağlanması amacı ile, kalıcı yapısal hasarlar sınırlandırılmalı, binanın göçmesinin önlenmelidir. (Yapı Orta Hasarlı olmalı)

SAYFA23

ADİL ALTUNDAL

TASARIM KRİTERLERİ

Hafif Şiddetli Deprem

Orta Şiddetli Deprem

Şiddetli Deprem

(Hasarsız veya Az Hasarlı)

(Az Hasarlı)

(Orta Hasarlı)

Yapı işlevselliği kaybolmayacak

Can kaybı olmamalıdır

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.

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

Taşıyıcı olmayan elemanlarda çok ağır kopmalar, büyük kitle düşmeleri olur Taşıyıcı sistemde hasar oluşur Hasarların onarımı mümkün olmayabilir ama çökmemelidir GÜÇLENDİRME YAPILMALIDIR

ONARMA YAPILMALIDIR 27.09.2017

SAYFA24

ADİL ALTUNDAL

Kapsam, Genel İlke ve Kurallar

Depreme Dayanıklı Yapılar için Hesap Kurallar

27.09.2017

SAYFA25

ADİL ALTUNDAL

27.09.2017

Kapsam, Genel İlke ve Kurallar

SAYFA26

ADİL ALTUNDAL

BİNA TÜRÜNDE OLMAYAN YAPILAR

27.09.2017

SAYFA27

ADİL ALTUNDAL

•

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. 27.09.2017

SAYFA28

ADİL ALTUNDAL

27.09.2017

SAYFA29

ADİL ALTUNDAL

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

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.

27.09.2017

SAYFA30

ADİL ALTUNDAL

Betonarme Yapıların Güvenliği

Hesaplarda az risk alınır

Düşey yükler + Rüzgar

Düşey yükler + Deprem

Hesaplarda çok büyük risk öngörülür

Küçük şiddette depremlerde

Orta şiddette depremlerde Şiddetli Deprem (Tasarım Depremi)

27.09.2017

Yapı bu yüke daha Çökme olasılığı sık maruz kalır 1/10.000

Yapıda hasar oluşabilir

Yapıda Elastik davranış olabilir. T.S.de hasar oluşabilir. (Oluşan hasar onarılabilmeli)

Taşıyıcı sistemde hasar olabilir

Taşıyıcı sistem ayakta kalmalı

Çökme olasılığı Toptan çökme 1/100 ve can kaybı yok

SAYFA31

ADİL ALTUNDAL

Betonarme Yapıların Güvenliği

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. 27.09.2017

SAYFA32

ADİL ALTUNDAL

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.

27.09.2017

SAYFA33

ADİL ALTUNDAL

Bina Taşıyıcı Sistemlerine İlişkin Genel İlkeler 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.

27.09.2017

SAYFA34

ADİL ALTUNDAL

DÖŞEMENİN RİJİT DİYAFRAM OLARAK ÇALIŞMASI

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. 27.09.2017

SAYFA35

ADİL ALTUNDAL

DÖŞEMENİN RİJİT DİYAFRAM OLARAK ÇALIŞMASI

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.

∆2

27.09.2017

∆2

SAYFA36

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli Sistemler:

Perdeli Sistemler:

Perdeli Çerçeveli Sistemler:

27.09.2017

TAŞIYICI SİSTEMLERİN SINIFLANDIRILMASI

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

Perdeler ve Döşeme

Tüm Yükler Perdeler ve Döşeme tarafından taşınır.

Düşey yükleri taşıyan kolonlar olabilir. Yatay yüklerin tamamı perdeler tarafından taşınmalıdır. αs= 1

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.)

Kolon ,Kiriş Perde ve Döşeme

SAYFA37

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi 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.

27.09.2017

SAYFA38

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi 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.

ÇÖZÜM: Deprem kuvvetine paralel olan ABCD çerçevesi ile EFGH Çerçevelerinin rijitlikleri aynı olduğundan çerçeveler gelen yatay yükü eşit paylaşacaklardır. 5t

B

C 5m

A

ABCD Çerçevesi

D

4m 27.09.2017

SAYFA39

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi 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.

2,5 ton

40x40 27.09.2017

40x40 SAYFA40

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi 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.

Mafsalda Momentin 0 olduğu yazılır: ΣM=0 5x2,25=4xN N=2,8125 t. Σx=0 Σy=0 Sistem dengededir. 27.09.2017

SAYFA41

ADİL ALTUNDAL

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

27.09.2017

SAYFA42

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi 5t C

B 5m A 2,5t 6,875 tm 2,8125t

D

2,5t

6,875 tm

4m

2,8125t

ΣA=0 5x5=2x6,875 + 4x2,8125 25=25 Sistem dengededir.

27.09.2017

Devrilme Momentinin ne kadarı kolonlar, ne kadarı kolonlarda oluşan Normal kuvvetlerin oluşturduğu kuvvet çifti tarafından karşılanmaktadır.

Devrilme momenti 5*5=25 tm Kolonların 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

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının yatay yük altında davranışının incelenmesi

KOLON UÇ MOMENTLERİ

KİRİŞ UÇ MOMENTLERİ

Kolon kesme kuvveti ile mesafelerin çarpılması ile bulunur.

Düğüm Noktasının denge şartından bulunabilir. 5,625 tm

5,625 tm

5,625 tm

B

B

C

C

2,25m

2,5t

5,625 tm

2,5t 2,75m

A 6,875 tm

D

A

D

6,875 tm 2m

27.09.2017

2m

SAYFA44

ADİL ALTUNDAL

Çerçeveli bir yapının düşey yük altında kesit tesirleri

HATIRLATMA

KİRİŞ MOMENTLERİ

B

A

27.09.2017

C

D

KOLON MOMENTLERİ

B

A

C

D

SAYFA45