GÜÇLENDİRME PERDELERİNDE BOŞLUKLARIN KAPASİTEYE OLAN ETKİSİ

Transkript

1 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY GÜÇLENDİRME PERDELERİNDE BOŞLUKLARIN KAPASİTEYE OLAN ETKİSİ ÖZET: K. Pençereci 1, S. Yıdırım 1, Y.İ. Tonguç 1 1 İnş. Yük. Mü.,Promer Müş. Mü. Ltd. Şti., Ankara Emai: info@promerengineering.com.tr Bu çaışma zaman zaman güçendirme çaışmaarında gündeme geen Güçendirme Perdeerinde mevcut fonksiyonu bozmamak amaçı açıan boşukarın perde kapasitesine ve yapı davranışına etkisi üzerine bir araştırmayı kapsamaktadır. Çaışmada dikkat çekimek istenen konu, Güçendirme projeerinde perde boşukarının gene bir aışkanık ie veya kuanıan programarın kısıtamaarı sebebiye boşuku oarak modeenmedikeri ancak uyguamada boşukar açıabidiği görümektedir. Bir kısım uyguamada da bu boşukarın etkisinin önemsiz oacağı düşünüdüğünden boşuksuz modeendiği görümektedir. Sıkça rastanan bu durumun perdeerin kapasitesine etkisini ve perde etkierinin boşuku durumdaki yapı içindeki dağıımarının değişimini gözememek amaçı bir çaışma yapımıştır. Bu amaça Tipik bir oku yapısı modeinde farkı boşuk durumarı Sap 2 anaiz programında çaışımıştır. Her bir boşuk durumunda sistemdeki tüm perdeer için ede edien verier taboaştırımış ve bunar karşıaştırımıştır. Bu yöntem ie boşuk oranarının boşuku perdenin kapasitesine oan etkieri ve aynı zamanda sistemdeki boşuk omayan veya boşuk oranı değiştirimeyen perdeerdeki etkierinin değişimi gözenmiş ve taboanmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Güçendirme, takviye perdesi, takviye perdesinde boşuk açıması. 1. GİRİŞ Mevcut yapıarın güçendirimesi çaışmaarında mevcut sisteme yeni betonarme perdeerin ekenmesi en sık kuanıan yöntemerden biridir. Türkiye de yoğunuku oarak 197 erden itibaren artan ve 1999 Marmara Depremi ardından gittikçe sıkaşan mevcut yapıarın perde duvarar ekenerek güçendirimesi yöntemi, ükenin er bögesinde uyguanmıştır. Mevcut yapıarın performansarının beirenmesinde ve güçendirme çaışmaarının TDY-27 şartnamesine göre yapıması amacıya yapıan esaparda, binanın matematik modei çeşiti bigisayar yazıımarı ie yapımaktadır. Bu çaışmaarda zaman zaman mimari gereksinimerin sonradan beirenmesi sebebiye perde boşukarının göz ardı edidiği ve anaiz çaışmaarına gerek duyumadan yerinde uyguandığı görüebimektedir. Bu uyguamaya gerekçe oarak da açıan boşukarın perde rijitiğini azatması sonucu aınan etkinin de azaacağı anafikri görümektedir. Bu çaışmada boşukarın göz ardı edierek modeenmemesinin yeni ve mevcut perdeerde depremden kaynakanan kesme kuvvetinin dağıımına ve ekenen güçendirme perdeerindeki boşuk konfigürasyonu ve miktarının perdenin kesme kapasitesine oan etkisi inceenmiştir. İave oarak, boşuk açıan perdenin etki ve kapasitesindeki değişimerin yapıdaki diğer perdeerde ouşturduğu etki farkıaşması araştırımıştır. 1

2 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY 1. METODOLOJİ 1.1. Bina Bigieri Çaışmada güçendirme çaışmaarının sıkıka uyguandığı bir oku tipi bina ee aınmıştır. İnceenen bina 3 katı oup mevcut taşıyıcı sistemi betonarme perdeer ve moment taşıyan betonarme karkas çerçeve sistemidir. Bina x ve y doğrutusunda simetriktir. Binanın matematik modei SAP2 yazıımı ie ouşturumuştur. (Şeki 1.) Perde eemanarı, kabuk eemanar ie koon ve kirişer çubuk eemanara modeenmiş, temede ankastre kabuü yapımıştır. 3 norma kata saip yapının er katında rijit diyaframar tanımanmıştır. Yapı X doğrutusunda inceendiğinden bu yöndeki perdeerdeki etkier dikkate aınmıştır. Şeki 1.Matematik Mode 3 Boyutu görünümü ve tipik kaıp panı Yapıya X doğrutusunda iki adet güçendirme perdesi ekenmiştir.(tp1-tp2). Ekenen yeni perdeer C25 sınıf beton kaitesinde modeenmiştir. (Eastisite modüü, E = 3 Mpa). Mevcut betonarme eemanar C1 beton kaitesine saiptir. (Eastisite modüü, E = 25 Mpa). Yapı deprem bögesi 1 ve Z1 zemin sınıfı için modeenmiştir. Perdeerin kesme kuvveti kapasitesi V r Türk Deprem Yönetmeiği nde; V r = A c (.65 f ctd + ρ s f ywd ) (1) ie ifade edimektedir. Boşuku perdenin kesme kapasitesi ise er bir perde parçasının kesme kapasitesinin topamı oarak verimektedir. Doayısı ie kapasite doğrudan doğruya perde kesit aanı ie orantıı omaktadır. Bu sebepe perde kaınığı sabit kamak şartıya yönetmeiğimizde boşuku perdenin kesme kapasitesi boşuğunun pan uzunuğu ie doğru orantıı oarak azamaktadır. Boşuku perdeerin kesme kapasiteerinin esabı için Japon AIJ (21) yönetmeiği bir azatma katsayısı öngörmektedir. Buna göre kesme kapasitesi, boşuksuz perdenin kesme kapasitesinin, azatma katsayısı r u ie çarpıması ie ede edimektedir. V r = r u * Q s (2) oarak verimektedir. Burada: r u = 1-η (3) (4) 2

3 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY Denkem 4 te ve sırasıya perdedeki boşuğun uzunuk ve yüksekiği, ve ise perdenin topam uzunuğu ve yüksekiğini ifade etmektedir. Bu notasyonarın grafikse oarak gösterimi Şeki 2 de görüebiir. Şeki 2. Perde boşuk parametreeri 2. ANALİZ SONUÇLARI Ouşturuan bigisayar modeeri (atı adet) çözümüş ve sonuçar taboanmıştır. Binanın taşıyıcı sistemi rijit betonarme perdeere saip oduğundan örnekteki perde oranarına saip ve tek bir perdesi boşuku modede periyot değişimi az da osa esapanan deprem yükünü değiştirmektedir. Bu durum yapıdaki perde oranarı ve perdeerdeki boşuk oranarına bağı oarak farkı oranarda oacaktır. Yeni ekenen perdeerden biri oan TP11 e farkı tipte boşukar açımış ve perdeerdeki kesme kuvvetinin anaiz sonucunda dağıımı Tabo 1 de sunumuştur. Tabo 1:Perdeere etkiyen kesme kuvveterinin değişimi Boşuksuz duruma orana % Değişim Boşuksuz durumda 1x1 1x19 2x19 25x19 3x19 1x1 1x19 2x19 25x19 3x19 P P P P TP11(Boşuku) TP Topam Şeki 3 de görüen TDY 27 yönetmeiğimizden aınan 1. Derece deprem bögesi ve Z1 zemin sınıfı için standart spectrum eğrimizdir. Takviye perdesi ie yapıan güçendirmeerde genede yapı periyodu Ta nın atına 3

4 S(T) 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY düşmektedir. Standart spectrum kuandığımızda bu durum rijit yapıar için inear böüme denk gemekte ve daa düşük deprem yükeri ie tasarım yapımasına oanak sağamaktadır. Tabo 2 de görüen boşuk oranarı büyümesi ie orantıı oarak periyod büyümekte ve spectrumda patoya yakaşımaktadır. Modede tanımamadığımız boşukar gerçekten daa düşük deprem kuvveti ie tasarım yapmamıza zemin azıramak gibi bir sonuca götürebimektedir T (s) Şeki 3. Anaiz deprem spektrumu Boşuk Boyutarı Tabo 2. Kesme etkisinin farkı boşuk oranarı ie karşıaştırıması Bina periyot T (sn) Etki kn Durum 1 Durum 2 Durum 3 Aşağıda sunuan grafikerde, Durum 1(boşuk oranı), oranı Durum 2(AIJ 21 azatma katsayısı) ve oranı Durum 3 (boy oranı) Etki % Boşuksuz % durum 1x % x % x % x % x % oarak adandırımıştır. Şeki 4 te boşuku perdenin boşuksuz duruma kıyasa diğer farkı katsayı durumarına göre esapanan kapasitesindeki azama görümektedir. Aynı grafikte kırmızı çizgi anaiz sonuçarından ede edien kapasite azaması ifade edimiştir. Burada Durum 2 ie ifade edien AIJ 21 un öngördüğü kapasite azatma katsayısının tam ifade etmemeke birikte diğer azatma katsayıarına göre anaiz verierierine daa yakın oduğu dikkat çekmektedir. 4

5 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY Boşuku Perde kapasitesinde % azama Boşuksuz perdeerin Kesme etkisindeki artış % Durum 1 Durum 2 Durum 3 NORMAL Yatay Deprem Atında Boşuku Perdeye Geen Etkide % Azama Şeki 4.Boşuk oranı / Perde kapasitesi değişimi Boşuku perdedeki Boşuk oranı Şeki 5. Boşuk omayan perdeerde kesme etkisinin artışı TP12 Şeki 5 den görüeceği üzere, TP11 perdesindeki boşuk oranı arttıkça diğer perdeerdeki kesme etkisinin artışı inceenen bina modei için orantıı oarak artmaktadır. Diğer bir deyişe karşıanması gereken etki diğer perdeer tarafından aynı oranda artışa karşıanmaktadır. Ancak bu artış, yapı modeinde boşuk omaması durumuna göre tasaranmış diğer perdeer için, eksik etki ie tasarıma sebep oabiecek bir durumdur. P11 P12 P13 P14 5

6 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY 12 1 Perde kapasitesinde % azama NORMAL Durum 1 Durum 2 Durum Yatay Deprem Atında Boşuku Perdeye Geen Etkide % Azama Şeki 6. Perde kapasitesi ve etkisinin farkı boşuk oranı değererine göre kıyasanması 3. SONUÇLAR Tipik bir oku tipi betonarme binada yapıan güçendirme projesi kapsamında ekenen yeni güçendirme perdeerinde açıacak boşukarın diğer perdeerdeki kesme kuvvetinin dağıımına etkisi inceenmiştir. Bununa birikte; Açıan boşukar nedeniye deprem etkisinden kaynakanan kesme kuvveti, geri kaan perdeerde rijit diyafram etkisi ie aynı oranda etki artışına sebep omaktadır. (Tabo 1). Açıan boşukar nedeniye, kesme kapasitesinde görüen düşüş em yeni ekenen em de mevcut buunan perde eemanarı tarafından karşıanacaktır. Bu durum yetersiz etki ie yeni perde tasaranması ve diğer mevcut perdeerin yetersiz etki ie değerendirimesine sebep oabiir. Diğer bir etki, açıan boşukarın yapının periyodunu büyütmesi ve spectrumun ineer yükseen böümünde oan güçendirimiş yapının deprem etkisinin artmasıdır. Bu nedene güçendirme çaışmaarında, gerek ik tasarım gerek fina tasarım aşamasında perdeerde boşukar açıacağı öngörüerek tasarım buna göre şekiendirimei ve yapı boşuku perdei aiye anaiz edimeidir. Deprem yönetmeiğimizde boşukardan doayı kesme kapasitesindeki azama, boşuğun pandaki aanı ie doğru orantııdır. Japon Deprem yönetmeiği (JICA) da bu kapasitenin esapanmasında farkı bir katsayı uyguamaktadır. Bu katsayı boşuğun acimse oranını bir kriter oarak amakta ve yapıan deneyse çaışmaara uyum sağamaktadır. Hesaparda dikkate amak üzere Türk Deprem Yönetmeiğinde de benzer bir katsayısının kuanıması daa gerçekçi sonuçarın ede edimesini sağayabiir. KAYNAKLAR Bakaya, C., Kakan, E.. (24). Tree-Dimensiona Effects on Openings of Lateray Loaded Pierced Sear Was, Journa of Structura Engineering ASCE

7 2. Türkiye Deprem Müendisiği ve Sismooji Konferansı Eyü 213 MKÜ HATAY Deprem Bögeerinde Yapıacak Binaar Hakkında Yönetmeik, Bayındırık ve İskan Bakanığı, Ankara Mart 27 Gaynor P., (1988). Te Effect of Openings on te Cycic Beavior of Reinforced Concrete Infied Sear Was, Yüksek Lisans Tezi, Te University of Texas at Austin Taeb R., (211), Sear Beavior Of Mutı-Story Reinforced Concrete Was Wiıt Openings, Buetin of te Internationa Institute of Seismoogy and Eartquake Engineering, vo. 45, pp Warasina M. et a., (28), A Macro Mode For Reinforced Concrete Structura Was Having Various Opening Ratios, Te 14t Word Conference on Eartquake Engineering October 12-17, 28, Beijing, Cina Warasina M. et a., (28), Sear Beavior Ofmuti-Story Rc Structura was wit Eccentric Openings, Te 14t Word Conference on Eartquake Engineering October 12-17, 28, Beijing, Cina 7