» Depreme Dayanıklı Betonarme ... - · PDF fileBetonarme yapılar için sönüm oranı %5kabul edilir (DY2007’de de böyle). Farklı periyot için analiz yapmak, rijitlik ve kütleleri

DEPREM BÖLGELERİNDE YAPILACAK YAPILAR HAKKINDA YÖNETMELİK

2007

DEPREME DAYANIKLI BETONARME YAPI TASARIMI İLKELERİ

Ali Haydar KAYHANİnşaat Yüksek Mühendisi

Pamukkale Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

inşaat kulübü, Mart 2008

28 Mart 2008 Cuma ALİ HAYDAR KAYHAN 2

NEDEN DEPREMLERLE İLGİLENİYORUZ?

Depremler, milyonlarca yıldır meydana gelen, gelecekte de oluşmaya devam edecek doğa olaylarıdır.

Dünyanın değişik yerlerindeki milyonlarca insanın canları ve malları büyük deprem tehdidi ile karşı karşıyadır. Milyarlarca dolar tutarındaki genel altyapı şebekeleri, çok sayıda yerel, bölgesel ve hatta ulusal ekonominin bile sağlığı tehlike altındadır.

Deprem mühendisliğinin konusu, depremin insan ve onun çevresi üzerindeki etkileri belirleme ve bu etkileri azaltma yöntemleridir.

Dolayısıyla depremin oluş mekanizması, yeryüzünde oluşturduğu etkiler, özellikle mühendislik yapılarına etkisi, bu etkilerin azaltılarak can ve mal kaybının azaltılması (depreme dayanıklı yapı tasarımı) inşaat mühendislerinin önemli çalışma konuları arasındadır.


Bir fay (fault line) boyunca iki levha bloğu ani olarak hareket ettiğinde, bu hareket sismik dalgalar (seismic waves) oluşmasına sebep olur. Sismik dalgalar, kaynaktan (focus) çıkarak tüm yönlerde yayılmaya başlar. Kaynağın yeryüzündeki izdüşümü merkezüssü (epicenter) olarak bilinir.

Sismik dalgalar, cisim dalgaları ve yüzey dalgaları olarak sınıflandırılabilir.Yerin iç kısmında hareket eden P ve Sdalgaları cisim dalgaları olarak billinir. P dalgaları birincil, boyuna veya basınç dalgası olarak da bilinir ve geçtikleri ortamda sıkışma ve genleşme meydana getirir. İkincil, enine ya da kesme dalgaları ise geçtikleri ortamda kayma deformasyonuna yol açar


Yüzey dalgaları ise, yer yüzeyi ve zemin katmanları ile cisim dalgaları arasındaki etkileşim sonucunda ortaya çıkar. Dalgaların oluşum mekanizmalarının karakteristiği sebebiyle, deprem kaynağından uzak mesafelerde yüzey dalgaları daha baskındır ve kaynaktan uzak mesafelerde yer hareketinin oluşmasında cisim dalgalarından çok yüzey dalgaları etkilidir. Mühendislik açısından en önemli yüzey dalgaları Rayleigh ve Love dalgalarıdır. Rayleigh dalgalarından etkilenen bir partikül hem düşey hem yatay yönde hareket edebilir. Love dalgalarında ise titreşimin düşey bileşeni yoktur.


YATAY ATIMLI FAY (Strike Slip) EĞİM ATIMLI FAY (Dip Slip)

Sağ Atımlı

Sol Atımlı

Normal

Ters

FAYLAR


Yüzeye ulaşan dalgalar, zemin ve dalga özelliklerine bağlı olarak farklı titreşimlermeydana getirir. Yukarıdaki şekilde 6 farklı istasyonda kaydedilen 12 kayıt görülmekte. Her istasyonda birbirine dik iki bileşen yönünde kayıtlar alınmış. Bu istasyonlardan herhangi birisinin yerinde olacak bir bina bahsedilen titreşime maruz kalacaktır.

AYNI DEPREMİN FARKLI TİTREŞİMLERİ


1962’ten bu yana yerkabuğu hareketlerine bağlı 358.214 deprem kaydedilmiş. Bu bir doğa olayı. Bu kadar deprem olmasının bir sakıncası var mı? Ay’a taşınırsak yokDepremlerin oluşmasını engelleyebilir miyiz? HayırNe yapabiliriz? Depremi tanıyarak ve önlem alarak zararı azaltabilir miyiz? Evet



Depremingetirdiğifarklıtehlikeler



Depremlerin oluşmasını engelleyemeyiz

Depreme dayanıklı yapı tasarımının her aşamasında (proje, imalat, kontrol) sorumluluk duygusu ile hareket etmeliyiz.

?


DEPREMLER:

Depremlerin büyüklüğü, ne kadar açıklanırsa açıklansın, sürekli birbirine karıştırılan iki kavram ile ifade edilir: şiddet ve magnitüd (büyüklük).

Şiddet, depremlerin insanlar, yapılar ve arazideki etkilerine göre yapılmış sınıflandırmaya denir ve 1-12 arasında değişir. Örnek olarak bacaları deviren şiddet 5, arazide çatlakların oluştuğu şiddet 7’dir. Şiddet, ölçülemez, hissedilir ya da yorumlanır.

Magnitüd, depremde ortaya çıkan enerjinin ölçüsüdür ve mesafeden bağımsız bir kavramdır. Bir depremin tek bir magnitüdü vardır. Ancak bir deprem farklı bölgelerde farklı şiddette hissedilir. Örneğin Denizli’de yaşanacak 6.3 büyüklüğünde bir deprem, merkezüssüne yakın bölgelerde 9 şiddetinde, İzmir’de ise 2 şiddetinde hissedilebilir.

Sonuç olarak, herhangi bir büyüklükteki deprem, zeminin özelliklerine, deprem odağından mesafesine ve ortaya çıkan enerjiye bağlı olarak yeryüzeyinde titreşime sebep olur. Dolayısıyla yeryüzeyindeki herhangi bir bina da bu titreşimden etkilenir.

1956) Richter, ,(Gutenberg 5.18.11log sME +=Magnitüd’de bir birimlik artış, açığa çıkan enerjide 32 kat artışa denk gelmektedir. Hiroşima’da kullanılan atom bombası (20000 ton TNT) enerji açısından 6.0 büyüklüğünde bir depreme karşılık gelmektedir.


Yapıya etkiyen deprem dinamik bir etkidir ve yapı önemli bir yatay kuvvet ile zorlanır.

Depreme dayanıklı yapı tasarımında, yapının şiddetli depremler karşısında elastik sınırlar içinde kalamayacağı, çeşitli deformasyonların gözlenebileceği öngörülmektedir.

Ancak can güvenliğinin sağlanması için yapının kısmen veya tamamen göçmemesi yaklaşımı benimsenmektedir.

O halde depremlerde yapı hasar görecektir. Bu sayede yapı enerji tüketebilecektir. Enerji tüketimini sağlayacak hasar ise istenen seviyelerde kalmalıdır. Yani enerji tüketim sürecinde yapıda göçme olmamalıdır. Düşük veya orta şiddetteki yer hareketleri daha sık meydana gelmektedir. Bu şiddetteki hareketler yapıda hasar yaratmamalı ya da oluşacak hasar hafif ve onarılabilir olmalıdır. Depreme dayanıklı yapı tasarımının temel felsefesi bu şekilde özetlenebilir.

DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI


TÜRKİYE’DE DEPREM YÖNETMELİKLERİ

1940 Zelzele Mıntıkaları Muvakkat Yapı Talimatnamesi

1968 Afet bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik

1998 Afet bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik

2007 Deprem bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında


TÜRKİYE’DE DEPREM YÖNETMELİKLERİ


Deprem Riskine Maruz Bir Bölgede Depreme Dayanıklı Yapı Tasarlamak İstiyoruz. Hangi Depreme?

• Depremlerden dolayı, yapıda zamana bağlı olarak değişen iç kuvvetler oluşur. Depreme dayanıklı yapı tasarımında amaç, sözü edilen bu iç kuvvetlerin etkisinde ortaya çıkması olası hasarın sınırlandırılmasıdır. Bu durumda, cevaplanması gereken iki temel soru vardır:

• Yapıda ortaya çıkması olası hasarın kabul edilebilir sınırı nedir?

• Bu kabul edilebilir hasar, hangi deprem veya depremlerin etkisinde ortaya çıkacaktır? Yani tasarım için hangi depremi kullanacağız?

• Sorulara verilecek cevap depreme dayanıklı yapı tasarımının da temel ilkesini ortaya koyacaktır.


Depreme Dayanıklı Yapı Tasarlamak?

Bir yapı, Deprem Yönetmeliği’nde verilmiş koşullara uyularak tasarlanmış ve inşa edilmiş ise, ve depremler etkisinde yukarıda açıklanan depreme dayanıklı yapı tasarımının temel ilkesine uygun bir performans gösteriyorsa, tasarım amacına ulaşmış demektir.

Depreme dayanıklı bir yapının, yeterli dayanım (kapasite), yeterli rijitlik ve yeterli sünekliğesahip olması gerekir. Esasen, depreme dayanıklı yapı tasarımıyla yapılan da (yapılacak olan da), yapıya bu özelliklerin kazandırılmasıdır.

Afet Yönetmeliği 1998, Deprem Yönetmeliği 2007

“Hafif şiddetteki depremlerde binalardaki yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi, orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlardaki hasarın onarılabilir düzeyde olması, şiddetli depremlerde ise can kaybını önlemek amacı ile binaların kısmen veya tamamen göçmesinin önlenmesi”


Deprem Riskine Maruz Bir Bölgede Depreme Dayanıklı Yapı Tasarlamak İstiyoruz. Hangi Depreme?

TASARIM DEPREMİ• Orta hasarla karşılanabilecek deprem

• Ortaya çıkacak hasarı gidermek mümkün ve ekonomik

• 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem

• Önemli binalarda daha büyük depremin gözönüne alınması için, yapı önem katsayısı tanımı I = 1.0, 1.2, 1.4, 1.6

Sözü edilen şiddetli deprem, 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan tasarım depremidir. Yani, konut ve işyeri gibi binaların tasarımında kullanılacak olan depremdir. Deprem bölgeleri haritası, beklenen yer ivmesi değerlerine göre hazırlanmıştır.

Halkın yoğun olarak bulunduğu sinema, tiyatro, okul, spor tesisleri gibi binalar ile depremden hemen sonra kullanılması gereken binalarda (hastaneler, itfaiye, sağlık ocakları, ulaşım istasyonları, enerji tesisleri vb.) ise bina önem katsayısı kullanılmak suretiyle, söz konusu tasarım depremi büyütülerek kullanılır.


TASARIM DEPREMİNİ (YAPIYA ETKİYECEĞİ VARSAYILAN ETKİYİ)

NASIL TANIMLIYORUZ?(YAPI DİNAMİĞİ)

Zamana bağlı olarak değişen P(t) yüküne maruz bir sistemin hareket denklemi.

Denklemde m sistemin kütlesini, c sönüm katsayısını, k rijitliğini ifade eder.


Kat döşemesi rijit diyafram tanımına uyan tek serbestlik dereceli yapısal sistem

Yapıya etki eden P(t) kuvvetine, bu kuvvete zıt yönde üç farklı kuvvet karşı koymaktadır. Bu kuvvetlerden eylemsizlik kuvveti ivme ile orantılıdır. Sönüm kuvveti hız ile orantılıdır. Yay kuvveti ise yapının yerdeğiştirmesi ile orantılıdır.


Zamana bağlı değişen P(t) kuvveti yerine, yapının yer hareketine (depremi) maruz kaldığını düşünelim. Hareket denklemi çözülerek zaman bağlı olarak, yapıda oluşacak deplasmanlar ve iç kuvvetler elde edilmiş olur.

Yer hareketi, yapının kütlesine ve yer ivmesine bağlı bir kuvvet ile ifade edilmekte. Bu durum ivme kayıtlarının önemini gösteriyor.



Herhangi bir deprem kaydı için, tek serbestlik dereceli sistemin hareket denklemi çözülerek, yapının tepkisielde edilir.

Aynı depremler farklı özelliğe sahip yapılarda farklı etkiler oluşturur.

Farklı periyotlardaki sistemler için çözümler yapılarak maksimum etkiler elde edilir. Betonarme yapılar için sönüm oranı %5 kabul edilir (DY2007’de de böyle).

Farklı periyot için analiz yapmak, rijitlik ve kütleleri farklı yapıları dikkate alınmasını sağlar.

Yapı tasarımında, çoğu zaman, yapıya etkiyen yüklerin zamana bağlı olarak değişimi tasarımcıyı ilgilendirmez. Tasarıma esas olan, yapıya etkiyen yüklerin alabileceği en büyük değerdir.


Her depremin farklı bir PGA’sı vardır.

Her depreme her bir yapının tepkisi de (PSA) farklı olacaktır.

O halde ivme spektrumu nasıl standardize edilebilir?

Çözüm: Spektrumu, PSA/PGA olarak normalize etmek… PGA ne olacak?

PGA PSA

PGA

PSATS =)(


DEPREM YÖNETMELİĞİ

• Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi

• Mod Birleştirme Yöntemi

• Zaman Tanım Alanında Analiz Yöntemi



ELASTİK DEPREM KUVVETİ

Depreme dayanıklı yapı tasarımı felsefesine göre, yapılar şiddetli depremleri hasarsız atlatacak şekilde tasarlanmazlar, ekonomik değildir. Yapıların hasar görecekleri (elastik ötesi davranış, daha tasarım aşamasında öngörülür. Ancak göçme olmamalıdır.


DOĞRUSAL ÖTESİ DAVRANIŞ

Yapı ve yapı elemanlarında “süneklik” bir yapı ya da yapı elemanının yapabileceği en büyük ötelenmenin, elastik limit ötelenmesine oranı olarak ifade edilir. Sünek yapı deyimi ile, depremin enerjisini kalıcı deformasyon yaparak tüketen fakat yıkılmayan yapı anlaşılmaktadır.

Elastik deprem yükü, yapının rijitliğine bağlı azaltma katsayısı ile azaltılarak tasarım deprem yükü elde edilmiş olur. Sünek davranışı baştan taahhüt ediyoruz


TASARIM DEPREMİ VE TASARIM DEPREM YÜKÜ




Eğer tasarımda yapının elastik ötesi sünek deformasyon yapabileceği kabulu ile tasarım yükleri azaltılıyorsa, bunun karşılığı tasarım ve yapımda yerine getirilmelidir. Bu azaltmanın karşılığı, yapının esnek davranabilmesi için gerekli olan koşulların tasarıma ve uygulamaya yansıtılması, bazı özel detayların uygulanmasıdır. Tasarımcı bu özel ayrıntıları göz ardı ettiği takdirde büyük risk aldığını bilmelidir. Zaten bilinçli bir tasarımcı her zaman bunun farkındadır.

Afet Yönetmeliği 1998, Deprem Yönetmeliği 2007

“Hafif şiddetteki depremlerde binalardaki yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi, orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlardaki hasarın onarılabilir düzeyde olması, şiddetli depremlerde ise can kaybını önlemek amacı ile binaların kısmen veya tamamen göçmesinin önlenmesi”




Deprem Yönetmeliği’nde tasarım kuvvet esaslı olarak yapılmaktadır.

* Doğrusal çözümleme yapılmakta

* Doğrusal ötesi davranış, katsayılarla dikkate alınmakta

* Sonuçta yapıya etkiyebilecek en büyük deprem kuvvetine karşı koyabilecek şekilde

yapı tasarımı yapılmaktadır.


TAŞIYICI SİSTEMİN TASARIMI (TAAHÜTLERİMİZ YERİNE GETİRİLMELİ)

• Düşey yükler ve deprem yükleri en kısa yoldan zemine aktarılmalı

• İlave etkilerin meydana getirilmesinden kaçınılmalı

• Basit taşıyıcı sistem düzeni seçilmeli

• Düzensiz binaların yapımından kaçınılmalıdır. Planda simetriğe yakın taşıyıcı sistem

• Burulma düzensizliğinden kaçınılmalıdır. Perdeler burulma rijitliğine de katkı yapacak şekilde yerleştirilmelidir.

• Yapıda zayıf kat yada yumuşak kat düzensizliği oluşumuna izin verilmemelidir.

• Deprem enerjisinin önemli bir kısmının sünek davranış ile tüketilmesi için, sünektasarım kurallarına uyulmalıdır.


YAPIDA HASARIN DAĞILIMI NASIL OLMALI

θ θθ

Δ Δ

1 21>>

(b)(a)

θ2


PLANDA BURULMA ETKİLERİNDEN KAÇINILMALI


PLANDA BURULMA ETKİLERİNDEN KAÇINILMALI

UYGUN DEĞİL UYGUN


DEPREM YÖNETMELİĞİ’NDE TANIMLANMIŞ PLAN DÜZENSİZLİKLERİ

düzensizliği3A

düzensizliği1A düzensizliğiA2

1/3>toplam kat alanı

boşluk alanıi, mini, max

=Δ = ( Δ + Δ ) / 2i,ort

> 0.20l/ ya y

0.20>xl/xa

ya

xa

xl

yl

yönüdeprem

Δi , min

Δi , max

i, maxη = (Δ / Δ ) > 1.2b i = i, ort

A

Ab

=


PLANDA TAŞIYICI SİSTEM DÜZENİ-1

(planda değişim bölgelerinde zorlama)b) ani rijitlik değişimi düzgün rijitlik

simetriburulma etkisi ve zorlama)

a) simetriden ayrılma (planda

UYGUNUYGUN DEĞİL



simetrik düzenlemed) rijitlik bakımında simetriden ayrılma(planda burulma etkisi)

iki doğrultuda dengeli rijitlikc) iki doğrultuda çok farklı rijitlik

UYGUN DEĞİL UYGUN



g) düşük burulma rijitliği yüksek burulma rijitliği

yetersiz çerçeve)mesnetlenme, bir doğrultuda

belirgin çerçeve davranışı(dolaylı mesnetlenme, dışmerkezf) belirsiz çerçeve davranışı

UYGUNUYGUN DEĞİL


DEPREM YÖNETMELİĞİ

DÜŞEYDE DÜZENSİZ YAPILAR

B1 ZAYIF KAT

B2 YUMUŞAK KAT

B3 DÜŞEY ELEMAN SÜREKSİZLİĞİ

Σ

Σ

Σ

Σ Σ

1B düzensizliği

=cin < 0.80i + 1( )A e/ieA( )

kesit alanı+0.15 kargir duvar

=kolon+perde+A e

ieA( )

i + 1( )eA

a

d c b

a

Δ

Δ

küst iη = Δ / Δ > 2.0

η = Δ / Δ > 2.0

2B düzensizliği

i , ort

i , ort i + 1 , ort

i - 1 , ortkalt i

Δ

i

i + 1

i-1


YUMUŞAK KAT YA DA ZAYIF KAT HASARI


TEMEL SİSTEMİ SEÇİMİ

h) bağlanmamış yüzeysel temel

UYGUN DEĞİL UYGUN

derin bağlı tekil, sürekli veya plak temel,rijit bodrum kat


DÜŞEY KESİTTE TAŞIYICI SİSTEM-1

kuvvetli kolon , zayıf kirişe) kuvvetli kiriş zayıf kolon

sürekli kirişlerid) kiriş süreksizliği

mafsallı ana birleşimc) zorlama ana birleşim

sürekli kolonlarb) süreksiz kolon

aşağıda binalarbodur ve kütle merkezi

UYGUN DEĞİL

binaa) Narin ve kütle merkezi yüksek

UYGUN


DÜŞEY KESİTTE TAŞIYICI SİSTEM-2

dolgu duvarlarında veya kolonlardadüzgün rijitlik değişimi

j) dolgu duvarlarında ani rijitlik değişimi

aynı kat seviyelerii) farklı kat seviyeleri(çarpışmaya hassas)

yeterli ara derzh) yetersiz ara derz

aynı seviyede temel

farklı rijitlikteki sistemlerin ayırımıg) farklı rijitlikteki sistemler

UYGUN DEĞİL

f) Farklı seviyede temel

UYGUN


KUVVETLİ KOLON-ZAYIF KİRİŞ

kolon

kiriş

(a)

(d)(c)(b)


KUVVETLİ KİRİŞ ZAYIF KOLON HASARI


KISA KOLON


BİTİŞİK NİZAM YAPILARDA YETERSİZ DERZ


DEPREMİN NE ZAMAN OLACAĞINA DAİR FAL BAKMAK MODASINI TELEVİZYONLARDA GÖRÜYORUZ.

ASLINDA MODA OLMASI GEREKEN DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARLAMA KONUSUNA KAFA YORMAKTIR. BU BAŞARILIRSA OLASI DEPREMLERDE HASAR VE KAYIPLAR MİNİMUMA İNDİRİLEBİLECEKTİR.

BU KONUDA MESLEĞİNİZİ YAPTIĞINIZ HER YERDE BİLİNÇ OLUŞTURMANIZ UMUDUYLA HEPİNİZE BAŞARILI BİR MESLEK HAYATI DİLERİM…

Documents

» Depreme Dayanıklı Betonarme ... - · PDF fileBetonarme yapılar için sönüm oranı %5kabul edilir (DY2007’de de böyle). Farklı periyot için analiz yapmak, rijitlik ve kütleleri