BETONARME
2015 – 2016 Güz Yarıyılı
YAPI GÜVENLİĞİ
Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KASAP
[email protected]
Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü
13.12.2015
SAYFA1
Betonarme
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Betonun, çeliğin ve betonarmenin özellikleri
Yapı güvenliği, Normal kuvvet etkisi
Basit eğilme etkisindeki dikdörtgen kesitler (tek donatılı)
Basit eğilme etkisindeki dikdörtgen kesitler (çift donatılı)
Basit eğilme etkisindeki tablalı kesitler
Bileşik eğilme hakkında genel bilgiler
Kesme kuvveti etkisindeki elemanlar
Burulma momenti etkisindeki elemanlar
Narin Kolonlar
Betonarme perde elemanlar
Döşemeler
Temeller
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
İnşaat mühendisliğinin bir gayesi de yapıları,
sahip olacakları fonksiyonların gereği olarak
belirli bir güvenlik altında ekonomik olarak çözümlemektir.
Burada güvenliğe tesir eden üç ayrı faktör vardır:
a) Yapı elemanlarını oluşturan malzeme özelliklerinin
hangi yanılma payı ile bilindiği belli olmalıdır.
Betonarmeyi oluşturan yapı malzemeleri olan
beton ve çeliğin mukavemet özellikleri acaba
hangi yanılma payı ile bilinmektedir.
13.12.2015
SAYFA3
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
b) Yapıya tesir edeceği varsayılan
dış yük değerlerinin tam ve doğru olarak bilinmesi gerekir.
Bu dış yükler
yapının kendi ağırlığının oluşturduğu düşey yükler ile
rüzgâr ve deprem tesiri ile oluşan yatay yüklerdir.
Bu yüklerin tahmininde yapılan hatalar
yapı güvenliğine tesir eder.
Acaba kabul ettiğimiz yüklerde bir artma olabilir mi ?
c) Yapının önem derecesi, yapı güvenliğine tesir eder.
Sıradan bir yapı ile postahane, hastane gibi yapıların,
yapı güvenliği açısından aynı tutulması doğru olmayacaktır.
Mesken olarak dış yükleri alınarak projelendirilen
bir yapının işyeri olarak kullanılması
yapı güvenliği açısından doğru değildir.
13.12.2015
SAYFA4
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
TS 500 1985 Yapılardaki güvenliğin sağlanması için
iki ayrı metot kullanılabileceğini ifade etmişti.
Bunlar Emniyet Gerilmeleri metodu ve
Taşıma Gücü metodu dur.
Bugün geçerli olan TS 500 2000 ise yapılarda güvenliğinin
sadece Taşıma Gücü metodu ile sağlanabileceğini
belirtmektedir.
Taşıma Gücü metodunun daha iyi anlaşılması için
emniyet gerilmeleri metodundan da kısaca bahsedilecektir.
13.12.2015
SAYFA5
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
3.1. Emniyet Gerilmeleri Metodunda Yapı Güvenliği
İnşaat Mühendisliğinde, en önemli kaynaklardan biri olan
TS 498 (Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak
yüklerin hesap değeri) şartnamesinin
kapsam bölümünde:
"Bu standart ;
konutlar, bürolar, resmi daireler, okullar, hastahaneler,
spor tesisleri, eğlence yerleri, garajlar ve benzeri
yapılardaki taşıyıcı elemanların boyutlandırılmasında
alınacak yüklerin hesap değerini kapsar." denmektedir.
İlerde bahsedilecek olan karakteristik yük değerleri,
TS 498 de verilen hesap değerleridir.
13.12.2015
SAYFA6
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
Emniyet Gerilmeleri metodunda yapıya,
dolayısıyla taşıyıcı elemanlara tesir eden yükler,
TS 498 de verilen hesap yükleri veya karakteristik yükler
olarak alınacaktır.
Bu metotta güvenlik sadece malzeme üzerinde
düşünülmüştür.
Daha önceki bölümde,
beton için bahsedilen karakteristik basınç mukavemeti (fck) ile
çelik için bahsedilen minimum akma sınırı (fyk) değerleri,
hesabedilen kesitin geometrisi ve
o kesite tesir eden dış etkenler (normal kuvvet, moment,
normal kuvvet ile moment v.b.) göz önüne alınarak
bazı güvenlik sayılarına bölünerek emniyet gerilmeleri
bulunmuştur.
13.12.2015
SAYFA7
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
Beton sınıfına göre emniyet gerilmeleri ile
çelik sınıfına göre emniyet gerilmeleri kgf/cm² olarak
TS 500 1985 de, yapı elemanı ve zorlama biçimiyle
bu yapı elemanının kullanıldığı bölgeye göre
tablo halinde verilmiştir.
(Çizelge 9.1 )
Emniyet gerilmeleri metodunda,
yapı elemanına tesir eden karakteristik yükler altında
yapı elemanında oluşan gerilmelerin
o malzemeye ait emniyet gerilmelerinden
küçük olması istenmektedir.
13.12.2015
SAYFA8
ADİL ALTUNDAL
YAPI GÜVENLİĞİ
Yapı
Elemanı
13.12.2015
SAYFA9
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Taşıma Gücü Metodunda Yapı Güvenliği
Taşıma gücü metodunda yapı güvenliği;
malzeme üzerinde olduğu gibi,
yapıya tesir eden yükler konusunda da düşünülmüştür.
Dolayısıyla taşıma gücünde güvenlik,
Yük açısından yapı güvenliği,
Malzeme açısından yapı güvenliği,
olmak üzere iki ayrı bölüm halinde incelenir.
13.12.2015
SAYFA10
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
3.2.1. Yük Açısından Yapı Güvenliği
TS 498 de yapı elemanlarının boyutlandırılmasında
alınacak yüklerin hesap değerleri verilmişti.
Uygulamada karşılaşılabilecek olan bazı durumlarda
yükler, TS 498 de verilen hesap yüklerinden daha fazla
olabilir.
Bu gibi durumları göz önüne alarak TS 498 de verilen
karakteristik yükler, f gibi bir yük katsayısıyla (f >1)
çarpılarak büyültülmelidir.
f olarak verilen yük katsayıları,
çeşitli yük durumlarına göre farklı olarak alınmalıdır.
13.12.2015
SAYFA11
Yapı Güvenliği (Yük)
TS-498 de verilen Karakteristik yüklerin ( Fk ),
belirli yük katsayıları ( f ) ile çarpılması sonucunda
bulunan yükler "artırılmış yük" veya tasarım yükü
(Dizayn yükü, Fd ) olarak adlandırılır ve
taşıma gücü hesabında bu yükler kullanılır.
Fd = f * Fk
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Yapıda :
a) Düşey sabit yük (G), ve hareketli yük (Q) olması halinde,
sabit yük % 40, hareketli yük ise % 60 artırılarak
toplanmalı ve böylece "artırılmış yük" veya tasarım yükü (
dizayn yükü ) olan Fd bulunmalıdır.
Fd = 1,4 * G + 1,6 * Q
b) Sabit ve hareketli yüklere ilave olarak,
farklı oturma, sıcaklık farkı, büzülme, şekil
değiştirmelerden dolayı oluşan yüklerin (T) ile gösterilmesi
halinde
dizayn yükü aşağıdaki iki değerden
büyük olanıdır.
Fd =1,4 * G + 1,6 * Q
13.12.2015
Fd =1,0* G + 1,2 * Q + 1,2 * T
SAYFA13
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
c) Sabit ve hareketli yüklere ilave olarak,
rüzgar yükü (W) olması halinde dizayn yükü aşağıdaki
üç değerden büyük olanı alınmalıdır.
Fd = 1,4 * G + 1,6 * Q
Fd = 1,0 * G + 1,3 * Q + 1,3 * W
Fd = 0,9 * G + 1,3 * W
d) Sabit ve hareketli yüklere ilave olarak,
deprem yükünün de ( E ) tesir etmesi halinde dizayn yükü
aşağıdaki üç değerden büyük olanıdır.
Fd = 1,4 * G + 1,6 * Q
Fd = 1,0 * G + 1,0 * Q + 1,0 * E
Fd = 0,9 * G + 1,0 * E
13.12.2015
SAYFA14
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Yukarıda verilen her dört hal için,
hareketli yükün sabit yüke göre küçük olduğu durumlarda
( Q ≤ 0.33*G ) ve bununla birlikte
çerçeveyi oluşturan kiriş açıklıklarının eşit veya
birbirine yakın olduğu durumlarda;
( küçük açıklık / büyük açıklık ≥ 0.8 ),
1,4 * G + 1,6 * Q yerine basit olarak
1,5 (G + Q) değeri alınabilir.
13.12.2015
SAYFA15
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Sonuç olarak taşıma gücü hesabında kullanılacak olan
Tasarım yükü (dizayn yükü ) Fd ise ve
TS 498 de verilen Karakteristik yüklerin Fk ile gösterilirse;
Fd = f * Fk
yazılabilir.
yukarda bahsedilen kombinezonlardan elde edilen yük
katsayısı ( f ) ile çarpılması sonucunda bulunan yüklere
"artırılmış yük" veya tasarım yükü ( dizayn yükü )
denilmektedir.
13.12.2015
SAYFA17
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
3.2.2. Malzeme Açısından Yapı Güvenliği
Betonarmeyi oluşturan ana malzemeler beton ve çeliktir.
Bu malzemelere ait karakteristik mukavemetler
daha önceki bölümde verilmişti.
Uygulamada, tasarımda bu değerleri kullanmak
doğru değildir. Çünkü uygulama sahası olan şantiyelerde,
laboratuvar veya fabrikada olan şartları sağlayarak
imalat yapmak mümkün değildir.
Dolayısıyla tasarımda
malzeme karakteristik değerleri olan ( fck , fyk ) değerlerinden
daha küçük olan malzeme tasarım dayanımları ( fcd , fyd )
kullanılmalıdır.
fcd< fck
13.12.2015
fyd< fyk
SAYFA18
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Malzeme tasarım dayanımları veya malzeme hesap değerleri
malzemelerin karakteristik değerlerinin 1 den büyük olan
malzeme güvenlik katsayısına bölünmesiyle bulunur. (m > 1 )
Malzeme güvenlik katsayıları,
beton ve çelik için ayrı ayrı düşünülmelidir.
Çelik, betona nazaran yapısal özelliği, imal edildikleri ortam
açısından daha güvenilir bir malzemedir.
Beton ise imal edildiği malzemelerden
kum ve çakılın yöresel oluşundan,
beton imalinde çalışan insanların yetenek farklarından dolayı
çeliğe nazaran daha az güvenilir bir malzemedir.
13.12.2015
SAYFA19
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Bu sebeplerden dolayı,
beton için düşünülen malzeme güvenlik katsayısı (mc)
çelik için düşünülen malzeme güvenlik katsayısı (ms)
birbirinden farklı değerlerdir.
Malzemeye ait karakteristik değerler,
malzeme güvenlik katsayılarına bölünerek,
malzeme hesap dayanımları bulunur.
fcd = fck / mc
13.12.2015
fyd = fyk / ms
fctd = fctk /  mc
SAYFA20
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
mc = Beton için malzeme güvenlik katsayısıdır.
mc = 1.5 Şantiyede, yerinde dökülen betonlar içindir.
mc = 1.4 Fabrikasyon, önceden dökülen betonlar içindir.
mc = 1.7 Kalite kontrolünün yapılamayacağı durumda,
daha az güvenilen betonlar için alınmalıdır.
ms = 1.15 Çelik için malzeme güvenlik katsayısıdır.
Bütün çelik çeşitleri ve imal durumları için
aynı değer alınmalıdır.
13.12.2015
SAYFA21
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Emniyet gerilmeleri metodu ile taşıma gücü metodu arasında
güvenliğin sağlanması hususunda en önemli fark buradadır.
Emniyet gerilmeleri metodunda
Beton ve Çeliğin karakteristik değerleri,
aynı emniyet katsayısına bölünerek
malzeme emniyet gerilmeleri bulunduğu halde;
Taşıma gücü metodunda beton ve çelik,
farklı malzeme güvenlik katsayılarına bölünerek
malzeme hesap değerleri bulunmaktadır.
Ayrıca, elemana tesir eden yük olarak,
Emniyet gerilmeleri metodunda TS 498 de verilen
karakteristik yükler kullanılmasına rağmen,
taşıma gücü metodunda artırılmış yükler,
dizayn yükleri kullanılmaktadır.
13.12.2015
SAYFA23
ADİL ALTUNDAL
13.12.2015
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
SAYFA24
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Tablo 3.1 Beton İçin Karakteristik ve Hesap Dayanımları (N/mm2)
mc =1,5 dir.
C16
C18
C20
C25
C30
C35
C40
C45
C50
fck
16
18
20
25
30
35
40
45
50
fctk
1,4
1,5
1,6
1,8
1,9
2,1
2,2
2,3
2,5
fcd
11
12
13
17
20
23
27
30
33
fctd
9,3
1,0
1,07
1,2
1,27
1,4
1,47
1,53
1,67
13.12.2015
SAYFA25
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Tablo 3.2
Çelik için Karakteristik ve Hesap
Dayanımlar (N/mm2)
ms = 1,15
S220 S420 S500
13.12.2015
fyk
220
420
500
fyd
191
365
435
SAYFA26
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Betonarme Hesaplarda Yükler konusunda kullanılacak olan
NO T A S Y O N L A R
F; kuvvet
Fk; karakteristik kuvvet
Fd; dizayn ( tasarım ) ( hesap ) kuvveti
G; karakteristik sabit yük, ölü yük, zati yük. Tekil yük (N, kN)
Q; Karakteristik hareketli yük. Tekil yük (N, kN)
Fk = G + Q
Fd = 1,4G+1,6Q
13.12.2015
SAYFA27
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
p ; toplam yayılı yük
pk ; toplam karakteristik yayılı yük
pd ; toplam tasarım yayılı yükü
g ; karakteristik sabit yayılı yük, ölü yük, zati yük.
( şerit yük, N/m, kN/m, veya
alana gelen yayılı yük , N/m2, kN/m2 )
q ; karakteristik hareketli yayılı yük,
(şerit yük, N/m, kN/m, veya
alana gelen yayılı yük ,N/m2, kN/m2 )
pk = g + q
pd = 1,4g+1,6q
13.12.2015
SAYFA28
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
Tasarım değerlerinin bulunmasında 3 çarpan vardır.
(1,4) Yükün ve kesit tesirinin karakteristik sabit olduğu
kesin biliniyorsa
(1,6) Yükün ve kesit tesirinin karakteristik hareketli
olduğu kesin biliniyorsa
(1,5) Yükün ve kesit tesirinin karakteristik olduğu kesin
biliniyor, fakat içerisinde ne kadarı sabit, ne kadarı
hareketli olduğu bilinmiyorsa
kullanılmalıdır.
13.12.2015
SAYFA29
ADİL ALTUNDAL
TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ
ÖRNEK : 1
13.12.2015
SAYFA30
ADİL ALTUNDAL
ÖRNEK : 2 a
13.12.2015
SAYFA31
ADİL ALTUNDAL
ÖRNEK : 2 b
13.12.2015
SAYFA32
Download

Yapı güvenliği - Sakarya Üniversitesi