betonarme yapı elemanlarında donatı düzenleme İlkeleri
TRANSCRIPT
06.01.2009
1
BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ
Araş. Gör. İnş.Yük. Müh. Hayri Baytan ÖZMEN
Bir Yanlışlık Var !
06.01.2009
2
Donatı Düzenleme (Detaylandırma)
Yapı tasarımının son ve çok önemli aşamasıdıraşamasıdır.Yapının tasarlandığı gibi davranması için kritik önemi vardır.Ülkemizdeki hasar nedenlerinin en başta gelenlerinden biridir.Doğru ve sağlam davranış bilgisi gerektirir.
Betonarme
Betonarme = Beton + Donatı ÇeliğiBasınç Çekme,Basınç Çekme,
Süneklik
Beton: Şantiyede şekil verilebilir, birleşimlerde kolaylık sağlar.
Çelik: Yüksek dayanıklı ve sünek bir malzemedir.
06.01.2009
3
Donatı kullanım amaçları
Çekme gerilmelerini taşımakBoyuna donatı (çekme donatısı)Boyuna donatı (çekme donatısı)Etriye (kesme, burulma)
Basınç gerilmelerini taşımakKolon kiriş basınç bölgesi (süneklik ve dayanımı arttırır)
Süneklik sağlamakSargı Donatısı (etriye, spiral)Sargı Donatısı (etriye, spiral)
Çatlak kontrolü (Çatlak genişliği ve boyunu sınırlar)
Sünme davranışını azaltmak
Üç Eksenli Gerilme (Richart vd.)
fcc = fc + 4.1σ1
6 kat süneklik artışı, 5 kat dayanım artışı sağlanabilir.
06.01.2009
4
Nasıl Uygulanabilir
Sargı Etkisi
06.01.2009
5
Etkinlik
Spiral yanal donatı eksenel olarak yük alırken, dikdörtgensel yanal donatı eğilme ile yük taşır. Düşük eğilme rijitliği nedeniyle uzunluk arttıkça hızlaeğilme rijitliği nedeniyle uzunluk arttıkça hızla etkinliğini kaybeder. Bu sebeple çiroz kullanılmalıdır.
Sargı Etkisi Faktörleri
Enine donatı miktarıEnine donatı aralığıEnine donatı aralığıEnine donatı çapıEnine donatı özellikleridayanım rijitlikEnine donatı konfigürasyonuEnine donatı konfigürasyonuçiroz kullanımıBeton dayanımı
06.01.2009
6
60
70
Süneklik ve Etriye Detayı
1 ve 2
20
30
40
50
60 1 ve 2
2
1Yalnız 1
Yalnız 2Kancasız
0
10
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.121
Moment – Eğrilik Davranışı (t,m)
Süneklik ve Etriye Aralığı
60
70
10
20
30
40
50
60
25 cm
10 cm15 cm
Moment – Eğrilik Davranışı (t,m)
0
10
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
06.01.2009
7
Nervürlü donatının yarılma etkisi
Yetersiz beton örtüsü,Yetersiz donatı aralığı durumlarında çatlama ya da yarılma etkisi oluşturabilir
Donatının kenetlenmesi
Kenetlenme Boyu (lb): Sıyrılma olmaksızın donatının akmasını sağlamaya yetecek en küçük gömülme boyu.
Kenetlenme boyu yetersiz elemanlarda süneklikten söz edilemez. Kenetlenme boyu yetersizliği oranında dayanım azalır.
06.01.2009
8
Düz Kenetlenme Boyu
lb = 0.12 *(fyd/fctd)*φ ≥20φ
Düz yüzeyli çubuklarda lb 2 ile çarpılır.
Düz yüzeyli çubuklarda düz kenetleme yapılamaz.
Kenetlenme boyları Konum I için 1.4, Konum II için 1.0
İle çarpılır.
Konum I : Genel durum (Konum II de olmayan bütün çubuklar)Konum II : Betonlama sırasında eğimi yatayla 45o - 90o arasında olanlar ile, daha az eğimli veya yatay olup da betonlama sırasında kesitin alt yarısında veya kesitin serbest üst yüzünden 300 mm den daha uzakta olan çubuklar
Konumun ve Nervürün Önemi
Donatı altında biriken su ve hava kabarcıkları aderansı düşürür.
Nervürlü, düz çubuğa göre; a konumu da c ye göre iki kat aderans düzeyine sahiptir.
C en kötü durumdadır.
06.01.2009
9
Kanca ile kenetlenme
a ve b durumunda kenetlenme boyu ¾ l alınabilirboyu ¾ lb alınabilir.
Basınç donatılarında kanca yapılamaz. Kolonlarda hiçbir zaman
Donatı bütün yüklemeler altında basınca çalışıyorsa ¾ lbbasınca çalışıyorsa ¾ lbalınabilir.
Basınç donatılarına kanca yapılmamalıdır.
06.01.2009
10
Kenetlenme
DonatıDonatı uçlarından kenetlenme boyu kadar uzakta tam olarak
Etkinlik
Etkinlik
Yönetmelik
Davranış
uzakta tam olarak çalışmaya başlayabilir.
lb lb
Davranış
Boyuna Donatının Bükülmesi
Bükme işlemi donatıda kılcal çatlaklar meydana getirirBükme işlemi donatıda kılcal çatlaklar meydana getirir.
Minimum büküm çapı TS-500 de 6φ olarak verilir.
Nervürlü donatı 90o den fazla bükülmemelidir.
06.01.2009
11
Etriyenin Bükülmesi
Minimum büküm çapı TS-500 de 4φ olarak verilirMinimum büküm çapı TS-500 de 4φ olarak verilir.
Deprem etriye ve çirozları için DY-2007 5φ olarak verir.
Yalnız kiriş orta bölgesinde TS-500 tanımı kullanılabilir.
Donatının eklenmesi
Bindirmeli eklerManşonlu eklerKaynaklı ekler
Donatının projede gösterilen yer dışında eklenmesi içinDonatının projede gösterilen yer dışında eklenmesi için proje mühendisinin onayı gereklidir.
06.01.2009
12
Bindirmeli ekler
Çubukların bitişik olması tercih edilir. İki çubuk arası bindirme boyunun 1/6 sından ve 100 mm den az olmalıdır. (TS-500)
4φ den az olmalıdır. (literatür)
Bindirmeli eklerlo = α1*lb α1 = (1+0.5r) r= eklenen donatı/toplam donatı
Bütü k it k l 1 8Bütün kesit çekmeye çalışıyorsa α1=1.8
Bindirme boyunca sargı donatısı gereklidir. En az 6 adet φe ≥ φl/3, 8 s ≤ h/4, 200 mm
Kolonda herhangi bir yüklemede çekme oluşuyorsa alt uçta yapılan yarıdan az bindirme için r=1.25, fazla ise r=1 5 alınırr=1.5 alınır.
30 mm den büyük çaplı basınç donatıları bindirmeli ek yapılamaz. Manşonlu ek yapılır.
06.01.2009
13
Kesiti katlar arasında değişen kolonda filiz
e
abc
e a
b
1 ≥ 6
(a+b+c) ≥ 1.5 l b(a+b+c) ≥ 40 φ c ≥ 12 φ
(a+b) ≥ 1.5 l b (a+b) ≥ 40 φ
b ≥ 12 φ
e ≥ 1.5 l b e ≥ 40 φ
Kaynaklı ekler
İşçilik ve kaynak kalitesi önemli
06.01.2009
14
Manşonlu ekler
Düşey yük (moment)
06.01.2009
15
Düşey yük (kesme)
Yatay yük (moment)
06.01.2009
16
Yatay yük (kesme)
Toplam (moment)
06.01.2009
17
Toplam (kesme)
Kiriş Davranışı
Moment DiyagramıKesme Diyagramı
Sargı bölgeleri
06.01.2009
18
Kiriş donatıları (TS-500)
Donatının aniden kesilmesi (sonlandırılması) veya bükülmesi sebebiyle bu noktalarda gerilme yığılmaları oluşur. Bu sebeple donatı ihtiyaç duyulmayan bölgeden sonra xo kadar uzatılır:y ç y y g o
Kiriş donatıları (TS-500)
06.01.2009
19
Kiriş donatıları (TS-500)
Kiriş donatıları (DY-2007)
06.01.2009
20
Kiriş donatıları (DY-2007)
Enine donatı TS-500 ile aynı
Kiriş donatıları (DY-2007)
06.01.2009
21
Kolon donatıları (TS-500)Minimum Boyuna Donatı
Her köşede bir çubuk.
Maksimum Boyuna Donatı
Bindirme bölgesinde 0.06 (hepsi aynı yerde ise bir kesitte 0.03)
Kolon donatıları (TS-500)Yanal Donatı Çapı
Yanal Donatı Aralığı Tutulmuş iki donatı arası ≤ 300 mm
06.01.2009
22
Kolon donatıları (TS-500)Net Beton Örtüsü:
İçteki elemanlar 20 mm
Dıştaki elemanlar 25 mm
Bindirme Bölgesinde SargıEn az 6φ8
Aralık ≤ h/4
≤ 200≤ 200 mm
Plastik Mafsal Nedir ?
06.01.2009
23
Eğrilik
Cc+Ts = N φ = εc/c
Moment-Eğrilik ilişkisi
06.01.2009
24
Eğrilik Birikmesi
İdealleştirme
06.01.2009
25
φ - θ
Mafsal boyunca kesit dönme değerinindönme değerinin integralimafsal dönme değerini verir.φ plastik mafsal boyunca sabit kabul yedilirse :
Plastik Mafsal
06.01.2009
26
Mekanizma
Plastik mafsal ve gerçek mafsalın mekanizma oluşturmak açısından farkı yoktur.
My3 P1⋅ L⋅
16:= P1
16 My⋅
3 L⋅= P2
6 My⋅
L=
06.01.2009
27
Sistem Kapasite GrafiğiKiriş orta noktası ile P kuvveti arasındaki ilişki bize sistemin kapasite grafiğini verir.
Bu grafiğin bina için elde edilmesi durumunda binanın itme analizi (pushover) yapılmış olur.
Kolon Davranışı
Moment DiyagramıMoment Diyagramı
Kesme Diyagramı
Sargı bölgeleriy gy g
Kolon sarılma bölgelerindeki enine donatının hesabında, sadece deprem yüklerinden oluşan kesme kuvvetinin depremli durumdaki toplam kesme kuvvetinin yarısından daha büyük olması ve aynı zamanda Nd ≤ 0.05Ac fck koşulunun sağlanması halinde, betonun kesme dayanımına katkısı Vc = 0 alınacaktır. (DY-2007, 3.3.7.6)
06.01.2009
28
Kolon Donatıları (DY)Sarılma bölgesi≥ bmax, ≥ln/6, ≥ 500 mmmax n
Sarılma bölgesinde
Orta bölgede
(8φ)
g
Boyuna donatı en az 4φ16veya 6φ14
Basınç donatısı davranışı
Etriye aralığı boyuna donatı çapının 8 katını geçmemelidir.
06.01.2009
29
Kolon Donatıları (DY)Tutulmuş iki donatı arası
≤ 25φe (φ=8 ise 200 mm)
Birleşim bölgeleri (DY-2007)
Kuşatılmış birleşimlerde:Alt k l l böl i d ki d tAlt kolon sarılma bölgesindeki donatının en az %40’ı s ≤ 150 mm
Kuşatılmamış birleşimlerde:Alt kolon sarılma bölgesindeki donatının en az %60’ 100%60’ı s ≤ 100 mm
06.01.2009
30
Düşey ve Deprem Yükü (moment)
Düşey ve Deprem Yükü (kesme)
06.01.2009
31
Perde donatısı (TS-500)
Düşey/Yatay donatıD t l 0 0015*P d lDonatı alanı ≥ 0.0015*Perde alanıDonatı aralığı ≤ 1.5t , 300 mm
Çiroz1 m2’ de en az 4 adet
Kritik Perde Yüksekliği
06.01.2009
32
Perde donatısıDY-2007
Perdelerde en büyük gerilmeler uç bölgelerindegerilmeler uç bölgelerinde oluşur.
Uç bölgelerin sargılanması perde sünekliğini %100 den fazla arttırabilir.
Perde donatısı (DY-2007)
Kritik perde yüksekliği (≈ sargılama bölgesi)
Perde uç bölgesi
06.01.2009
33
Perde donatısı (DY-2007)Minimum gövde donatısı (uç bölge haricinde)
Çiroz
Uç bölge düşey donatısı
Perde donatısı (DY-2007)
Uç bölge yanal donatısı
06.01.2009
34
Bağ Kirişi
a) b)
c)
Bağ Kirişi
a: klasik donatı, kesme kuvveti etkisi ile göçme gevrek kırılmagöçme, gevrek kırılmab: sık etriye, mesnetlerde eğilme göçmesi, tek yönlü etkide iyi olsa da iki yönlü etkide eğilme çatlaklarının birleşmesi sonucu kesme kırılmasıc: köşegen donatı, iki yönlü etki altında çekme ve kuvvetleri taşır, daha iyi .
06.01.2009
35
Bağ Kirişi
Çapraz donatı demetlerinde en az dört adetdonatı bulunacak ve bu donatılar perdedonatı bulunacak ve bu donatılar perdeparçalarının içine doğru en az 1.5 ℓb kadaruzatılacaktır. Donatı demetleri özel depremetriyeleri ile sarılacak ve kullanılacaketriyelerin çapı 8 mm’den, aralığı ise çaprazdonatı çapının 6 katından ve 100 mm’dendonatı çapının 6 katından ve 100 mm’dendaha fazla olmayacaktır.
Asd = Vd / (2 fyd sin γ)
06.01.2009
36
Bir doğrultuda çalışan plaklar
Bir doğrultuda çalışan plaklarluzun/lkısa > 2
Mesnete uzanan alt donatı
06.01.2009
37
Bir doğrultuda çalışan plaklar
İki doğrultuda çalışan plaklar
06.01.2009
38
İki doğrultuda çalışan plaklarluzun/lkısa ≤ 2
Duvar altı temeller
06.01.2009
39
Tekil temeller
Sürekli temellerKiriş gibi donatılandırılır
Çekme donatısının 1/3 kadar basınç donatısı
Kolon bölgelerinde etriye sıklaştırmasına dikkatKolon bölgelerinde etriye sıklaştırmasına dikkat
Gövde donatısı h > 600 mm
Özellikle üstte ve yanda paspayına dikkat ≥ 50 mm
06.01.2009
40
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
T
T TDonatı kabuğu parçalayabilir. Etriyeleri koparabilir
T
T
Donatıya tüm kesit karşı koyar.
06.01.2009
41
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
06.01.2009
42
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
Deprem etriyesi ise:
06.01.2009
43
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
06.01.2009
44
Boşluklar
Mafsal Oluşturma
Sürekli boyuna donatı
Kesme dayanımı beton alanı azaldığı için düşük. Etriye konulamaz.
Ezilebilir dolgu malzemesi
Süreksiz boyuna donatı Kesme talebinin yüksek olduğu durumlarda önerilmez.
Beton basınç bölgesi yok. Kesitteki donatı çekme kuvveti çok düşük.
06.01.2009
45
Mafsal OluşturmaKesme dayanımı daha iyi. Etriye konulamaz.
Kesme talebinin yüksek olduğu durumlarda daha uygun.
Donatı moment kolu sıfır
Donatı moment kolu yok. Kesitte moment sıfır.
Mafsal OluşturmaAynı şekilde kolonlar içinde uygulanabilir. Sistem periyoduSistem periyodu arttırılarak deprem talebi azaltılabilir.
Fakat sistem kararlılığı (stabilite) azalır !
06.01.2009
46
Özetle
Betonarme eleman için en olumsuz durum:Bindirme ve kenetlenme boyu yetersiz donatıBindirme ve kenetlenme boyu yetersiz donatıKesme kırılmasını önleyemeyecek miktarda yanal donatıYeterli süneklik sağlayamayacak miktarda yanal donatı
Doğru donatı düzenlemesi yapılmadan ğ ytasarım kağıt üzerinde kalır.Doğru donatı düzenleme iyi bir davranış bilgisi gerektirir.
Prensipler
Çekme gerilmelerini donatı ile karşılaBasınç gerilmeleri oluşan bölgelerde betonu iyi sargıla.Beton kabuk depremde dökülür, yok kabul edilir. Kabuk betonuna mesnetleme yapılmaz.Bindirme bölgelerini koru, sargıla.Bindirme bölgelerini koru, sargıla.Donatıyı ihtiyaç duyulan noktadan kenetlenme boyu kadar uzat.
06.01.2009
47
Kaynaklar
TS-500Deprem Yönetmeliği 2007Ersoy ve Özcebe, BetonarmeCelep ve Kumbasar, Betonarme YapılarAtımtay, BetonarmeCanbay Betonarme Elemanlarda DonatıCanbay, Betonarme Elemanlarda Donatı Düzenleme İlkeleri
BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ
TEŞEKKÜRLER !