Yatık kirişli, tek doğrultulu dolgulu dişli döşeme betonarme çerçevelerin (asmolen çerçeveler) kırılganlık analizi

Yıl 2022, , 159 - 174, 10.11.2021

Cemalettin Dönmez , Enes Karaarslan Murat Altuğ Erberik

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.798954

Öz

Betonarme asmolen çerçeveler mimari kolaylıklar sağlayan yatık sığ kirişleri sebebiyle Türkiye’de mimarlar tarafından özellikle tercih edilmektedirler. Ne yazık ki söz konusu yapıların mimarlar tarafından tercih edilme sebebi aynı zamanda yapısal zaafiyetlerine kaynak olmaktadır. Asmolen çerçeveler 1967 Adapazarı depreminden başlamak üzere çok sayıda göçmenin kayıtlandığı bir tarihçeye sahiptir. Yapılan deneysel ve analitik çalışmalar, asmolen çerçevelerinin doğru tasarım kararları alınmadığı takdirde yetersiz deprem dayanımına sahip olabileceğini göstermektedir. Sorunlar eleman seviyesinde başlamaktadır, yatık kirişler tipik olarak kolonlardan geniş olduğundan eğilme donatılarının bir kısmı kolon çekirdek bölgesinin (kolon boyuna donatısı ile tanımlanan bölge) dışında kalmaktadır. Yapılan çalışmalar bu sorunla bağlantılı olarak donatının miktar ve yerine bağlı olarak kiriş donatılarında kenetlenme sorunlarını göstermektedir. Ayrıca, sığ kiriş derinlikleri sebebiyle kolon boyuna donatılarında sıyrılmalar oluşabilmektedir. Asmolen sistemlerde dış merkezli kolon-kiriş bağlantıları diğer bir yaygın sorundur. Bu tip bağlantıların nasıl davrandığı konusunda yeterli bilgi yoktur.

Bu çalışmada ülkemiz yapı stokunun hatırı sayılır bir kısmını oluşturan asmolen çerçevelerin kırılganlık eğrilerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. 2018 Türk Bina Deprem Yönetmeliği asmolen çerçevelerin salt kendi başlarına taşıyıcı sistem olmalarını kabul etmese de envanterde 2018 yılı öncesinde inşa edilmiş çok sayıda asmolen çerçeve yapı mevcuttur. Söz konusu yapıların bölgesel hasar ve kayıp tahmin çalışmalarının yapılabilmesi amacıyla bu sistemlere ait kırılganlık eğrilerinin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Yapılan çalışma bu amaca hizmet etmekteyi amaçlamaktadır. Türkiye’deki konvansiyonel betonarme çerçeveli yapıların kırılganlık eğrileri ile ilgili olarak önemli sayıda çalışma olmasına rağmen asmolen çerçevelerin kırılganlık eğrileri ile ilgili bir çalışmaya ulaşılamamıştır. Yatık kirişli yapılar Türkiye’de ve genel olarak Akdeniz havzasında betonarme çerçevelerin alt bir dalını temsil etmektedir. Eğitimli bir tahmin ile ülkemizde toplam betonarme çerçevelerin %10 ila %15’inin bu yapı tipinde olduğu söylenebilir. Bu oran özellikle Akdeniz kıyısındaki şehirlerimizde %70’lere kadar çıkabilmektedir.

Asmolen çerçeve yapılar için kırılganlık eğrilerini geliştirmek amacıyla tipik boyutlara, malzeme özelliklerine ve donatı detaylarına sahip iki boyutlu asmolen çerçeveli bir yapı, 2007 Türk Deprem Yönetmeliğine göre tasarlanmış ve modellenmiştir. Oluşturulan çerçeve modelinin sismik talep ve kapasitesini belirlemek amacıyla zaman tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analiz ve statik itme analizleri yapılmıştır. Çerçeve elemanlar uçlarındaki doğrusal olmayan yaylar vasıtasıyla yığılı plastisite yaklaşımıyla modellenmiştir. Söz konusu yayların moment dönme ilişkileri yatık kiriş kolon alt birimlerinin literatürden seçilmiş deneysel verileri kullanılarak kalibre edilmiştir. Zaman tanım analizlerinden elde edilen veriler, önceden tanımlanmış performans seviyelerinin aşılma olasılıklarının seçili yer hareketi parametresinin fonksiyonu olarak hesaplanmasında kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar kullanılarak kırılganlık eğrileri geliştirilmiş ve literatürde mevcut yatık kirişli, kirişsiz ve standart kirişli sistemlerin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.

Çalışmanın sonucunda yatık kirişli betonarme çerçeve yapıların benzer yapısal özelliklere sahip konvansiyonel kirişli betonarme çerçeve yapılara göre daha kırılgan oldukları gösterilmiştir. Bu durum, her iki yapı türü de deprem yönetmeliğine uygun olarak inşa edilse dahi geçerlidir (burada bahsi geçen deprem yönetmelikleri 2018 öncesini kapsamaktadır). Bunun en büyük nedeninin, yatık kirişli yapılarda çok fazla yanal ötelemeye ve dolayısıyla hasara yol açan düşük yanal rijitlik olduğu düşünülmektedir. Bu zayıflık 2018 deprem yönetmeliğinde ele alınmış ve yeni çerçeve türü yapıların taşıyıcı sisteminin sadece yatık kirişli moment çerçeveleri kullanılarak yapılmasına izin verilmemştir. Ancak halen mevcut yapı stokunda çok sayıda yatık kirişli betonarme çerçeve bina bulunmaktadır ve bunların önemli bir kısmı deprem tehlikesi yüksek bölgelerde yer almaktadır. Bu sebepten dolayı, bu tür yapıların deprem açısından kırılganlıklarının tespit edilmesi; ileride olması muhtemel büyük depremler öncesinde bölgesel hasar/kayıp tahmini, zarar azaltma ve afet planlaması açılarından oldukça önemlidir. Son deprem yönetmeliğinde de tespit edildiği üzere bu tür yapılara has zayıflığı gidermek amacıyla yanal rijitliği arttırıcı uygulamalar geliştirmenin, problemin çözümü için iyi bir ilk adım olacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Yatık kiriş, asmolen çerçeve, düşük yanal rijitlik, kırılganlık eğrisi, doğrusal olmayan yay modeli

Kaynakça

• 1. Dönmez, C., Seismic performance of wide-beam infill-joist block RC frames in Turkey, Journal of Performance of Constructed Facilities, 29(1), 04014026, 2015.
• 2. Türk Deprem Yönetmeliği, Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 1998.
• 3. TBDY 2018, Türk Deprem Yönetmeliği, Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı için Esaslar, Türkiye Cumhuriyeti Afet ve Acil Durum Başkanlığı, Ankara, Türkiye, 2018.
• 4. Gentry, T.R., and Wight, J. K., Wide beam-column connections under earthquake-type loading, Earthquake Spectra, 10(4), 675-703 1994.
• 5. Lafave, J. M. and Wight J.K., Reinforced concrete wider-beam construction vs. conventional construction: resistance to lateral earthquake loads, Earthquake Spectra, 17(3), 479-505, 2001. 6. Benavent-Climent, A., Cahis, X. and Vico, J. M., Interior wide beam-column connections in existing RC frames subjected to lateral earthquake loading, Bulletin of Earthquake Engineering, 8(2), 401-420, 2010.
• 7. Benavent-Climent, A. and Zahran R., Seismic evaluation of existing RC frames with wide beams using an energy-based approach, Earthquakes and Structures, 1(1), 93-108, 2010.
• 8. Turker, K. and Gungor, I., Seismic performance of low and medium-rise RC buildings with wide-beam and ribbed-slab, Earthquakes and Structures, 15(4), 383-393, 2018.
• 9. Burak, B. and Wight, J. K., Experimental investigation of eccentric reinforced concrete beam-column-slab connections under earthquake loading, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, August, 2004.
• 10. Gomez-Martinez, F., Alonso-Dura, A., De Luca, F., Verderame, G.M., Ductility of wide-beam RC frames as lateral resisting system, Bulletin of Earthquake Engineering 14, 1545–1569, 2016.