BETONARME TAŞIYICI
SİSTEMLERDE
KAPASİTE TASARIMI
Zekai CelepProf.Dr., İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi celep@itu.edu.tr
http://www.ins.itu.edu.tr/zcelep/zc.htm
İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi Bakırköy, Kadiköy, Harbiye
Meslekiçi Eğitim Seminer Ekim 2008
Zekai Celep 2
1. Giriş
2. Kesitin doğrusal olmayan davranışı 3. Süneklik
4. Plastik mafsal kabulü 5. Kapasite tasarım ilkeleri 6. Statik itme çözümü 7. Sonuçlar
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 3
1. Giriş
•
Betonarme yapıların kapasite tasarımı ilkesinin kullanılması belirgin şekilde Deprem Yönetmeliği (2007) nde ortaya çıktı.•
Kapasite ilkesinin kullanılabilmesi için gerekli olan kavramlar:•
Kesit ve taşıyıcı sistemin doğrusal olmayan, davranışı,•
Eğilme etkisi (kiriş)•
Eğilme ve normal kuvvet etkisi (kolon ve perde)•
Kesme kuvveti etkisi (kiriş, kolon ve perde)•
Süneklik,•
Plastik mafsal kabulü,•
Statik itme çözümüBetonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 4
2. Kesitin doğrusal olmayan davranışı
Beton ve çeliğin davranışı Eğilme etkisi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
fy s s c fy sem su f cem c cu 0 y 0 c cu fc 0 c c s su y 0 s
Zekai Celep 5
Eğilme etkisindeki kesitte doğrusal olmayan davranış
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
s F As As Fs tarafs iz ekse n c Fc Fc ekse n tarafs iz b c c b c G+Q durumu 1.4G+1.6Q durumu Zekai Celep 6
Betonarme kesitte eğilme etkisi, eğilme rijitliği ve şekil değiştirme
Eğilme rijitliği yükleme bağlı
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
C A Donatının akmaya erişmesi Betonun çekmede çatlaması B φ φu φ y 0 Mcr Eğrilik My Mu Eğilme momenti Betonun kısalma kapasitesine erişmesi çatlamış EI M cr A B C E ği lme rijit liğ i E I 0 Eğilme momenti çatlamamış EI Zekai Celep 7
Akma eğrisi, akma yüzeyi ve şekil değiştirme
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
N / Nu o (a) (b) Plastik şekil değiştirme artımı vektörü 0 dε d(φh) d(φh)+ dε N / N M / M 1 o u u o 0 1 1 M / Mxu xo M / Myu yo dε d(φ yh) d(φ xh) -1 -1 Plastik şekil değiştirme artımı vektörü Zekai Celep 8
•
Eğilme momenti ve normal kuvvet etkisi•
Karşılıklı etki diyagramı•
Akma eğrisi (süneklik varsa)Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
50 100 150 200 250 M (kNm) 0 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 A B C D E N (MN)u u Deprem etkisinde eğilme momenti değişimi
Zekai Celep 9
Eğilme rijitliği normal kuvvete bağlı
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
400mm 8φ16 C25/S420 40 0m m 40m m 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 100 150 200 250 0 50 -4.0MN -3.0MN = N -1.0MN -2.0MN A B C D φ = 0.20 radyan/m) E +0.5MN u φ (radyan/m) M ( kN m ) Zekai Celep 10
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
C A M a Mb M o M s B A B C
Kiriş kesitleri Kolon kesitleri
l
Eğilme rijitliğinin kiriş boyunca değişimi
Zekai Celep 11
Kesit atalet momenti hesabında brüt ve çatlamış kesit
Dış etkiler altındaki taşıyıcı sistemde, kesit atalet momentinin değeri ve eksen boyunca değişiminde,
•
Eğilme momentinin eleman boyunca değişimi,•Şekil değiştirmelerin, dolayısıyla düşey ve yatay yerdeğiştirmelerin
değerietkili olur. Yükler arttıkça;
•
Kesitlerde çatlamalar ilerler,•Şekil değiştirmeler ve yerdeğiştirmeler
artar,•Atalet momenti azalır ve periyot artar,
•
Deprem kuvveti azalır.Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
S (T ) 2.5 1.0 1 T1 TB TA S(T =2.51) (TB/T1) 0.8 Zekai Celep 12
•
Düşey yükler altında, kirişlerde eğilme momenti ve kolonlarda normal kuvvet ile eğilme momenti beraberce etkili olur.•
Deprem yüklemesinde kirişlerde eğilme momenti artarken,kolonlarda eğilme momenti normal kuvvetin yanında etkili olmaya başlar.
•
Çatlama; kirişlerde daha fazla etkili olurken, kolonlardaki etkisi mevcut normal kuvvetten dolayı daha sınırlı olur.brüt kolon çatlamış
kolon
I
I
<
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
brüt kiriş çatlamış
kiriş
I
Zekai Celep 13
3. Süneklik
Sünek davranışta, yük kapasitesine erişildiğinde ek olarak önemli bir şekil değiştirme / yerdeğiştirmesi kapasitesi ortaya çıkar.
Gevrek davranış Sünek davranış
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
u = u Pu u y u u P P u u y u elastik enerji elastik
enerji tüketilenplastik enerji
u P
Gevrek davranış Sünek davranış
Zekai Celep 14
Süneklik türleri:
•
Sünekliğin kullanılması doğrusal olmayan davranışın beklendiğinde karşı gelir.•
Sünekliğin faturası, doğrusal olmayan şekil ve yer değiştirmeleri kabul edilmesidir.•
Düşey yüklerde doğrusal olmayan davranış sınırlı kullanılırken, deprem etkisinde çok daha geniş ve yaygın olarak kullanılır.Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
d P Sistem davranışı P d Eleman davranışı B C δ O δy δu F Fu 1 M φ idealize edilmiş davranış eğrisi gerçek davranış eğrisi Kesit davranışı A y u
δ
δ
µ
=
/
Zekai Celep 15İki halkalı zincirde gevrek ve sünek davranış
Gevrek davranış Sünek davranış
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
kapasitesi düşük
gevrek halka kapasitesi yükseksünek halka
kapasitesi yüksek
gevrek halka kapasitesi düşüksünek halka
Zekai Celep 16
•
Elemanda sünek güç tükenmesinin sağlanması:•
Kat mekanizması güç tükenmesinin önlenmesi,•
Kiriş-kolon birleşim bölgesinde yetersiz kesme kuvvetidayanımından veya yetersiz donatı kenetlenme boyundan oluşabilecek güç tükenmesinin önlenmesi,
•
Kiriş, perde ve kolonlarda yetersiz kesme kuvveti dayanımından oluşabilecek güç tükenmesinin önlenmesi,•
Kolonlarda eksenel taşıma kapasitesinin yetersizliğinden oluşabilecek güç tükenmesinin önlenmesi,•
Prefabrike elemanların birleşim bölgeleri dayanımlarının yetersizliğinden oluşabilecek oluşabilecek güç tükenmesinin önlenmesi,Zekai Celep 17 Sünek güç tükenmesinin sağlanarak gevrek güç tükenmesinin önlenmesi:
•
Güç tükenme mekanizmasının sünek ve gevrek ortaya çıkma durumunda gevrek güç tükenme durumunu sünekten daha kuvvetli tutarak, öngörülen yükler üzerinde yükleme durumunda güç tükenmenin sünek olmasını sağlamak,•
Bunun için yönetmeliklerde öngörülen kurallar:Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 18
TS500 de sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Eğilme donatısına üst sınır öngörülmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
' A A s s b d ε = ε ε < εs y c cu ' s ε x <xb σ = c fc Fs Fs' ε > εs y x >xb ε εc cu ' s ε σ f c c Fs Fs'
donatı akmaya eriştikten sonra beton güç tükenmesine erişiyor donatı akmaya erişmeden
önce beton güç tükenmesine erişiyor b
ρ
ρ
ρ
ρ
−
'
≤
max=
0
.
85
Zekai Celep 19TS500 de sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Donatı kenetlenme boyuna bir alt sınır öngörülmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
kenetlenme boyu küçük donatıda gevrek güç tükenmesi
(donatının sıyrıması)
kenetlenme boyu büyük donatıda sünek güç tükenmesi (donatının akması) = 012
φ
; 20φ
f f . max ctd yd b l Zekai Celep 20TS500 ve Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Etriye aralığına bir üst sınır öngörülmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
burkulma boyu büyük donatıda
Zekai Celep 21
Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Sarılma bölgesinde sargı donatısının öngörülmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
f ε σ f σ ε c c c c c c
gevrek beton davranışı (yetersiz yanal şekil değiştirme
sınırlandırılması)
sünek beton davranışı (yanal şekil değiştirme sınırlandırılması) Kirişlerin sarılma bölgelerinde: sc≤min
[
0.25h;8φl;150mm]
Kirişlerin orta bölgelerinde: sc≤min
[
0.5d;300mm]
Kolonların sarılma bölgelerinde sc≤min
[
h/3;b/3;100mm]
Kolonların orta bölgelerinde so≤min
[
0.5h;0.5b;12φl;200mm]
Zekai Celep 22
Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Kiriş kapasitesinin zayıf, kolon kapasitesinin güçlü halka olarak düzenlenmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
gevrek güç tükenmesi (kuvvetli kiriş düzeni)
sünek güç tükenmesi (kuvvetli kolon düzeni)
)
(
2
.
1
)
(
M
ra+
M
rü≥
M
ri+
M
rj Zekai Celep 23Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Eğime kapasitesinin zayıf, kesme kuvveti kapasitesinin güçlü halka olarak düzenlenmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
kuvvetli eğilme donatılı kiriş
gevrek kesme kuvveti güç tükenmesi sünek eğilme momenti güç tükenmesikuvvetli kesme kuvveti donatılı kiriş
n ra rü n a ü e
M
M
M
M
V
l
l
+
=
+
=
1
.
4
Zekai Celep 24Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Eğilme kapasitesinin zayıf, kesme kuvveti kapasitesinin ve filiz donatıların kapasitesinin güçlü halka olarak düzenlenmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
temel filiz donatılarında kısa kenetlenme boyu gevrek güç tükenmesi
gevrek kesme kuvveti güç tükenmesi
sünek eğilme güç
tükenmesi zeminden temelinkalkması
d t d t p v e
V
M
M
V
)
(
)
(
β
=
Zekai Celep 25
Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Kolonlarda ortalama gerilmenin sınırlandırılarak sınırlı sünekliğin sağlanması
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
c σc fc A B ε σc<< fc B beton gerilmeleri maksimumdan uzakta tasarım σc= 0.85 fc A beton gerilmeleri maksimuma yakın tasarım ) 5 . 0 ( / ck E Q G c N f A ≥ + + Zekai Celep 26
Deprem Yönetmeliği’nde sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Kiriş-kolon birleşim bölgesinde donatı akması kapasitesinin zayıf, kesme kuvveti kapasitesinin güçlü halka olarak düzenlenmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
F =A f F =A f s A s4 A s3 s2 y s s1 y
birleşim bölgesinde beton güç tükenmesine erişmeden donatı
akmaya erişiyor F < A f F < A f s2 y A A
donatı akmaya erişmeden birleşim bölgesinde beton güç tükenmesine erişiyor
s s3 s s1 y s4
[
s s s s]
kol cd j c yk ef
A
A
A
A
V
f
b
h
V
=
1
.
25
max
1+
2;
3+
4−
≤
0
.
60
Zekai Celep 27TS500 de sünek davranışın öne çıkarılması:
Gevrek davranış Sünek davranış
Kirişsiz döşemelerde kolon başlığında eğime kapasitesinin zayıf, zımbalama kapasitesinin güçlü halka olarak düzenlenmesi
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
kirişsiz döşemeden eğilme donatısı akmadan zımbalama kapasitesine
erişiliyor
kirişsiz döşemede zımbalama kapasitesine erişilmeden
eğilme donatısı akıyor
pd pr
V
V
≥
Zekai Celep 28
4. Plastik mafsal kabulü
Mesnette plastik mafsal:
Plastik mafsal bölgesinin boyu, eğrilik-moment değişimine, eleman boyunca eğilme momentinin
değişimine,
kesit yüksekliğine ve kesitteki normal kuvvete bağlıdır.
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
EI
M /
=
φ
h
p=
0
.
5
l
l plastik eğriliklerin bulunduğu kesitler plastik eğrilik değişimi eşdeğer plastik eğrilik değişimi lp y M M Kesit A Kesit B My u M M Mu 0 EI Kesit A Kesit B φ =M / EIy u p φ B φ y=M / EI=u φA φB φZekai Celep 29 Açıklıkta
plastik mafsal
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
0 EI Kesit A Kesit B φy =M / EIu φB φ M Mu My φ y=M / EI=u φA Kesit A Kesit B plastik eğriliklerin bulunduğu kesitler eşdeğer plastik eğrilik değişimi φ B lp plastik eğrilik değişimi u M M φ Zekai Celep 30
Plastik mafsal kabülü:
•
Kesitte eğilme momentinin küçük değerlerinde elastik ve büyük değerlerinde elastik ve plastik şekil değiştirmeler meydana gelir.•
Kiriş ve kolon ekseni boyunca dağılı olan plastik şekildeğiştirmelerin belirli kesitte toplandığının kabul edilmesi
Plastik Mafsal kabulünü oluşturur.
•
Plastik mafsal taşıyıcı sistem hesaplarında bir kesitte kabul edilirken, betonarme kesit hesaplarında plastik mafsal boyunun kabulüne ihtiyaç vardır. Bu boy eleman boyunca moment dağılımına ve kesit yüksekliğine bağlıdır.•
Plastik mafsallar, çerçeve sistemlerde deprem etkisinde en çok zorlanan kolon ve kirişlerin uçlarında meydana gelir.Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 31
Deprem etkisindeki çerçeve sisteminin tasarımında doğrusal elastik ötesi davranışı gözönüne alınarak plastik mafsal kabulünün tasarımda kullanımı:
• Taşıyıcı sisteme uygun sünek ve kat mekanizmasına izin
vermeyen bir mekanizma durumu kabul edilir.
• Plastik mafsal dışındaki bölgelerin doğrusal elastik davrandığı
kabul edilir.
• Bu etkiler altında sünekliğin sağlandığı, plastik mafsal
kesitlerinin yeterli dönme kapasitesine sahip olduğu kabul edilir.
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 32
5. Kapasite tasarımı ilkeleri
Deprem Yönetmeliği’nin öngörüsü:
•
50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem kuvvetlerinin karşılanması (öngörülen kuvvetlerin karşılanacak şekilde, kesit boyutlarının belirlenmesi ve gerekli donatının sağlanması),•
Taşıyıcı olmayan elemanlardaki hasarın ve ikinci mertebe etkilerin sınırlandırılması için, yatay yerdeğiştirmelerin sınırlandırılması,•
Öngörülenden daha büyük deprem meydana geldiğinde güçtükenmesi mekanizmasının kontrolü (sünek güç tükenmesinin gevrekten önce ortaya çıkmasının sağlanması / Kapasite Tasarımı), Neden sünek güç tükenmesi:
•
Güç tükenme durumunun büyük yerdeğiştirmelerle meydana gelerek) haberli olması,•
Deprem yükünün karşılanmasında elemanlar arası yardımlaşmanın sağlanması,•
Güç tükenmesinin büyük enerji tüketimi ile ortaya çıkması,Zekai Celep 33
Kapasite tasarımı ilkeleri
•
Kabul edilen yükler altında sistemde kritik kesitler incelenerek sünek güç tükenmesi güç tükenme durumunun seçimi,•
Kat mekanizması oluşturan güç tükenme durumu ortayaçıkmaması sağlanması,
•
Gevrek güç tükenme durumunu sünekten daha kuvvetli tutarak, öngörülen yükler üzerinde yükleme durumunda güçtükenmesinin sünek olmasını sağlanması,
•
Bu kritik kesitlerin hepsinin kapasiteye erişecek şekilde boyutlandırılması,•
Kritik kesitlerde elastik ötesi şekil değiştirmeler ortaya çıkacağı için, bu kesitlerde elastik ötesi şekil değiştirme kapasitesinin (gerekli sünekliğin) sağlaması,Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 34
Betonarmede sünek güç tükenmesinin sağlanarak gevrek güç tükenmesinin önlenmesi:
•
Kesitte sünek güç tükenmesinin sağlanması:•
Eğilme momenti altında sünek güç tükenmesinin sağlanması (donatının öngörülen maksimumun altında olması durumunda, güç tükenmesi donatının akmaya erişip uzaması ile ortaya çıkacaktır),•
Eğilme momentinin etkili olduğu normal kuvvet etkisininsınırlandırılarak sünek güç tükenmesinin sağlanması,
•
Elemanda kesme kuvveti için gerekli talebi karşılayacak tasarımın yapılması (gerekli donatının sağlanması),•
Elemanda normal kuvvet için gerekli talebi karşılayacak tasarımın yapılması,•
Donatının kenetlenme boyunun kısa olması sebebiyle sıyrılması sonucu güç tükenmesinin gerekli boy sağlanarak önlenmesi,•
Zımbalama etkisinde güç tükenmesinin (kirişsiz döşemelerde,radye temellerde) gerekli tasarımı yapılarak önlenmesi,
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
Zekai Celep 35
Kapasite tasarımı:
•
Büyük deprem etkisindeki yapılarda sünek yapılarda kullanılır.•
Tasarımda taşıyıcı sistemin bazı elemanları büyük şekildeğiştirmelerle enerji tüketecek ve elastik ötesi şekil değiştirme yapacak şekilde tasarlanır. Bu kritik kesitlere plastik mafsal denir.
•
Bunun dışındaki kesitler daha büyük mukavemette yapılarak güç tükenmesi önlenir. Bunun gibi sünek güç tükenmesinin mukavemeti daha büyük yapılarak önlenir.•
Elastik ötesi davranıştan dolayı, elastik deprem etkileri ortaya çıkmaz (Ra = Deprem yükü azaltma katsayısı).Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 36
Kapasite tasarımın adımları:
•
Büyük depremde oluşacak mekanizma durumu seçilir.•
Plastik mafsalda minimum elastik ötesi dönme ile gerekliyerdeğiştirme sünekliğinin elde edilmesi amaçlanır.
•
Plastik mafsal bölgeleri tanımlanır. Bu kesitlerde sünekliksağlanır. Donatı kenetlenmesi ve dönme kapasitesi sağlanır. Bunun için en uygun yöntem sık ve kenetlenmesi tam sargı donatısı uygulamasıdır.
•
Donatı düzeni plastik masal bölgelerinde ve diğer bölgelerde farklı olarak düzenlenir.Zekai Celep 37
•
Plastik mafsal içeren elemanlarda istenmeyen elastik ötesi şekil değiştirme biçimleri bunların dayanımları yüksek tutularak önlenir.•
Gevrek elemanların veya enerji tükenmeyen elemanların dayanımları, plastik mafsal kapasitelerin talebinden yüksek tutulur. Bunlar elastik kalacak şekilde tasarlanır.•
Deprem kuvvetleri ne kadar hassas olarak hesaplanırsa hesaplansın, büyük belirsizlikler içerir.•
Kapasite tasarımında, taşıyıcı sistemin davranışı tasarımcı tarafından belirlenir. Taşıyıcı sistemin istenen mekanizma durumu sağlanırken, istenmeyen mekanizma durumu önlenir.Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 38
•
Kolon ve kirişte kesme kuvveti dayanımı, plastik mafsalın talebinden yüksek tutulur.•
Kiriş-kolon birleşim bölgesi enerji tüketimi bakımından zayıf bir bölgedir. Kesme kuvvetinden oluşabilecek elastik ötesi şekil değiştirme ve donatı aderans çözülmesi önlenmelidir. Dayanımı plastik mafsalın talebinden daha büyük tutulmalıdır.•
Kapasite tasarımından kesit kapasiteleri hesaplandıktan sonra basit denge denklemleri ile diğer kesitlerde talep edilen dayanım kolayca hesap edilir.•
Gevrek elemanlar kuvvete esaslı tasarlanır.•
Sünek kesitlerde ortaya çıkan dayanımın hesap dayanımı değil, gerçek dayanımdır:fcd / fck ve fyd / fyk / fsu aralarındaki farkı,
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 39
6. Statik itme çözümü:
•
Taşıyıcı sistem elastik ötesi davranış da gözönüne alınarak kadar adım adım yüklenir.•
Son itme adımında deprem etkisinin iç kuvvet dağılımı, şekil değiştirme ve yerdeğiştirme talebi hesaplanır.•
Bulunan bu talebin ortaya çıkması için gerekli kesit kuvvet, eğilme momenti ve şekil değiştirme kapasiteleri sağlanır.•
Tüm sistem incelenerek elemanların güç tükenme durumlarıbelirlenir.
•
Plastik mfasal kabulünün kullanılmdığı çözümde elasik ötesi davranışın sünek elemanlarda oluşması ve gevrek elemanların elastik kalması sağlanır.Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 40
Statik itme çözümü:
•
Sünek güç tükenmesi (Plastik şekil değiştirme talepleri hesapedilerek, şekil değiştirme kapasiteleri karşılaştırılır.)
Kesitten talep edilen beton ve donatı için birim uzama/kısalma değerleri ilgili sınır kapasite değeriyle karşılaştırılarak, kesit hasar bölgeleri belirlenir. Bunların sağlanabilir olduğu ve kabul
edilebilir olduğu incelenir.
•
Sünek olmayan güç tükenmesi (İç kuvvet talepleri hesap edilerek,iç kuvvet kapasiteleri ile karşılaşılır.)
Sünek olmayan elemanların elastik kalması sağlanır.
Zekai Celep 41 Statik itme çözümü:
•
Taşıyıcı sistemin elastik ötesi yatay yük kapasitesinin belirlenmesi için yapılan çözümdür.•
Taşıyıcı sistemin elastik ötesi kapasitesi hesaba katılır.•
Yatay yük etkisinde kesitlerde oluşan plastik şekildeğiştirmeler plastik mafsal kabulü ile gözönüne alınır.
•
Taşıyıcı sistemin hiperstatiklik derecesinin yüksekliği, plastikmafsalların sayısının çokluğu ve moment kapasitesi yüksekliği oranında sistemin elastik ötesi yatay yük kapasitesi, elastik kapasiteden daha büyük olur.
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 42
Statik itme yükü arttıkça;
•
Plastik şekil değiştirmeler gözönüne alındığı için yatay yük kapasitesi artar. Buna karşılık plastik mafsal kesitlerde elastik ötesi şekil değiştirmeler meydana gelir ve yatay yerdeğiştirmeler artar.•
Plastik şekil değiştirme, donatının akması ve betonda büyük şekil değiştirmelerin oluşması olarak ortaya çıkar ve sınırlı hasar durumuna karşı gelir.•
Elastik ötesi kapasiteden faydalanıldığı için, kesit plastik şekil değiştirmelerinin ve yatay yerdeğiştirmelerin kabul edilebilir seviyede kaldığının kontrolü gerekir.Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 43
Statik itme çözümü için Deprem Yönetmeliği’ndeki kabuller:
•
Plastik şekil değiştirmelerin belirli kesitlerde toplandığının kabuledilmesi ve plastik mafsal kabulünün kullanılması
•
Plastik mafsal boyu kabulü: Lp= 0.5 h•
Plastik mafsalların, deprem etkisinde en çok zorlanan kolon ve kirişlerin uçlarına, perdelerde ise her katta kat seviyesinde yerleştirilmesi•
Plastik mafsal kesitlerinin güç tükenmesi çizgilerinin (yüzeylerinin) tanımlanması ve bunların doğrusallaştırılması•
Betonarme tablalı kesitlerde tabladaki beton ve donatının hesabakatılması
•
Betonarme elemanlarda çatlamış kesit eğilme rijitliklerinin hesaba katılmasıBetonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Zekai Celep 44
Plastik şekil değiştirme bölgesi (plastik mafsallar) kesit etkisinin büyük olduğu ve sünek güç tükenmesi oluşacak şekilde seçilir.
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
perde kritik kesiti çerçeve (kolon ve kiriş) kritik kesitleri çerçeve sistemi moment diyagramı perde moment diyagramı perde D epre m yü kü
Zekai Celep 45
Plastik şekil değiştirme bölgesi (plastik mafsallar) kesit etkisinin büyük olduğu ve sünek güç tükenmesi oluşacak şekilde seçilir.
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
çevre perdesi muhtemel plastik mafsal kesiti per de moment di ya g ra m ı perde Zekai Celep 46
Plastik şekil değiştirme bölgesi (plastik mafsallar) küçük şekil değiştirme ile büyük yerdeğiştirme sünekliliği oluşturacak şekilde ve toplam güçlemye sebep olmayacak şekilde seçilir.
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
θ
2>>
θ
1θ
1θ
2∆
∆
Zekai Celep 47 Örnek 1:B kolon kapasitesi = 2 X A kolon kapasitesi A kolonu sünek değil:
A kolonu sünek:
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı
δ P Ph/4 Ph/4 h Rijit kiriş δAy 0 δBy E Bu Au C çerçevenin güç tükenme noktası δ B kolonun davranış eğrisi A kolonun davranış eğrisi F δu δAy 0 δBy B kolonun davranış eğrisi E H D A kolonun davranış eğrisi δ Bu Au
(a) Gevrek kolonlar (b) Sünek kolonlar C B A F F F F F çerçevenin güç tükenme noktası G A δB Au Bu Au u
F
F
F
P
=
+
=
3
Au uF
P
=
2
Zekai Celep 48 Örnek 2:İkinci mertebe etkilerle statik itme eğrisi
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
50mm 50mm b=300mm h=500mm V P =5.0m o 6
φ
20420
/
25 S
C
ε
cu=
0
.
004
ε
y=
0
.
0021
MPa
f
c=
25
MPa fy =420GPa
E
s=
200
kN Po=1500 . , , ,Zekai Celep 49
Kesitte akma durumu (A noktası):
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
50mm 50mm b=300mm h=500mm Çekme donatısının akması durumu εc x ε Fs a ε's F' Fc s 0.85 fc y a/2 0 My φ y Eğilme momenti M Eğrilik φ 6φ20 y s
ε
ε =
310
1500
85
.
0
=
×
=
f
b
a
P
o cF
s
=
F
s
'
x 277
=
mm
00336
.
0
=
−
=
x
d
x
y cε
ε
0021 . 0 00276 . 0 ' ' = > = − − = y y x d d x s ε ε ε Zekai Celep 50Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kNm
M
a
h
P
d
d
f
A
M
y o y s y01
.
357
)
2
/
5
.
0
(
)
'
(
=
−
+
−
=
m rad x d y y= − =12.14×10−3 / ε φm
EI
P
y y3
3
0
.
102
2 2=
=
=
l
l
φ
l
δ
kN M Vy = y =71.40 lkN
P
M
V
y y y o=
40
.
97
−
=
l
δ
Birinci mertebe etki ile
İkinci mertebe etki ile
Zekai Celep 51
Kesitte plastik şekil değiştirme durumu ( B noktası):
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
m
rad
p=
24
.
28
×
10
−3/
φ
l
p=
h
/
2
l
l
l
l
p p ph
p pθ
φ
φ
δ
=
=
=
0
.
5
m
h
p y p y+
=
+
0
.
5
=
0
.
132
=
δ
δ
δ
φ
l
δ
kN
P
M
V
=
(
y−
δ
o)
/
l
=
31
.
82
01008
.
0
=
cε
ε
s=
0
.
00630
ε
s'=
0
.
00828
İkinci mertebe etki ile (kabul edildi)
Zekai Celep 52
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
A A B B C C D D E E
δ
(mm) 50 100 200 300 400 0 20 40 60 80 V ( kN) Birinci ve ikinci mertebe etkilerle Birinci mertebe etkilerleBenzer şekilde C, D ve E noktaları plastik şekil değiştirme kabul edilerek, hesaplanarak karşı gelen yükler hesaplanabilir.
Zekai Celep 53
Örnek 3:
Farklı kazık boyları olan iskelede statik itme eğrisi
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
004
.
0
=
cuε
ε
y=
0
.
0021
MPa
f
c=
25
MPa fy=420GPa
E
s=
200
. , , , A Rijit platform 1m 1m 1m 1m 1m V B C D E F Zekai Celep 54Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
2
491
3
25
3
'
mm
A
A
s=
s=
φ
=
×
A
''
2
25
2
491
mm
2 s=
φ
=
×
004
.
0
=
cu
ε
ε
y=
0
.
0021
fc=25MPa MPa fy=420E
s=
200
GPa
Ec=30GPa Zekai Celep 55Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
0 My φy Eğilme momenti M Eğrilik φ φu b=0.55m 8φ25 h=0.65m 60mm 60mm Güç tükenmesi
durumunda basit eğilme
εcu x ε Fs a ε's F' Fc s 0.85 fc s a/2 εs'' F''s Fs σc F c x/3 F 's Çekme donatısının akması durumu εc x εs' εy εs'' A' = 3s φ25 A'' = 2φ25 A = 3φ25 s s Zekai Celep 56
Kesitin akma durumu:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
"
'
s s s cF
F
F
F
+
=
+
" 5 . 0 ' ' 2 1 s s y y s s s y c y d x E A x h f A A E x d d x x b E x d x − − + = − − + −ε
ε
ε
mm
x 135
=
MPa
f
MPa
E
x
d
x
c c y c=
ε
−
=
19
<
=
25
σ
MPa
E
x
d
d
x
s y s69
'
'
=
−
−
=
ε
σ
E
MPa
x
d
x
h
s y s''
0
.
5
−
=
176
−
=
ε
σ
Zekai Celep 57 Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kN
x
b
F
c=
0
.
5
σ
c=
689
.
7
F
s=
A
sf
y=
618
.
7
kN
kN
A
F
s'
=
s'
σ
s'
=
101
.
4
F
s''
=
A
s''
σ
s''
=
172
.
4
kN
kNm
M
d
h
F
F
x
h
F
M
y s s c y03
.
383
)
'
5
.
0
)(
'
(
)
3
/
5
.
0
(
=
−
+
+
−
=
m
radyan
x
d
y y=
ε
/(
−
)
=
4
.
69
×
10
−3/
φ
0 My φy Eğilme momenti M Eğrilik φ φu Zekai Celep 58Kesitin güç tükenmesi durumu:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kNm
M
u=
448
mm
x 87
=
m
radyan
x
cu u=
ε
/
=
45
.
45
×
10
−3/
φ
004
0.
=
cu
ε
0 My φy Eğilme momenti M Eğrilik φ φukNm
M
M
y u415
0
≤
=
=
2 3 3 3550
650
/
12
151
10
10
30
40
.
0
kNm
I
E
c=
×
×
×
×
=
×
Zekai Celep 59 A kazığında mafsallaşma:Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kN M VA1=2 y/lA=2×415/1=830.0 kN V VB1= A1l3A/l3B=830.0/23=103.7 kN V VC1= A1l3A/l3C=830.0/33=30.7 kN V VD1= A1l3A/l3D=830.0/43=12.3 kN V V VE F A 3A/ 3E 830.0/53 6.6 1 1= = l l = =
kN
V
V
V
V
V
V
V
1=
A1+
B1+
C1+
D1+
E1+
F1=
990
.
0
m EI V A A 3 3 3 3 1 1 0.46 10 1 / 10 151 12 0 . 830 / 12 − × = × × = = l δ Zekai Celep 60 B kazığında mafsallaşma:Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kN V VC1=∆ B1 3B/ C3 =311.3×23/33=92.2 ∆ l l kN V V V V V V1=∆ B1+∆ C1+∆ D1+∆ E1+∆ F1=482.3 ∆ kN V V V2= 1+∆ 1=990.0+482.3=1472.3 kNm M VB2=2 y/lB=2×415/2=415.0 kN VB1=415.0−103.7=311.3 ∆ kN V VD1=∆ B1 3B/ 3D=38.9 ∆ l l kN V V VE1=∆ F1=∆ B1 3B/ 3E=311.3×23/53=19.9 ∆ l l m EI V B B 3 3 3 3 1 1 1.37 10 2 / 10 151 12 3 . 311 / 12 − × = × × = ∆ = ∆ l δ
Zekai Celep 61
Kazık uçlarında plastik mafsal oluşumu:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
A B C D E F 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 5 5
Kazık uçlarının mafsallaşma sırası
Zekai Celep 62
C kazığında mafsallaşma:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
rad A Ap1=∆ 1/ =1.37×10−3/1=1.37×10−3 ∆θ δ l kN V V VC2= C1+∆ C1=30.7+92.2=123.0 kN V V VD2= D1+∆ D1=12.3+38.9=51.2 kN V V V VE2= F2= E1+∆ E1=6.6+19.9=26.6 m 3 3 1 1 2=δ +∆δ =(0.46+1.37)10− =1.83×10− δ Zekai Celep 63
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
2 0 4 6 8 10 12 1500 2000 1000 500 V V V A B VC VE VD δ (mm) V, V , V , V , V , V ( kN) A B C D E
Tüm sistemde ve kazıklarda statik itme eğrisi:
Zekai Celep 64
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
b=0.55m 60mm 60mm ε =0.0017 x ε's ε''s x εs' εs'' Fs a 0.85 fc a/2 F''s x εs' ε''s Fc F's c c cMN ε <ε =0.0035 Minimum hasar sınırı ε c=0.0035 c cGV ε =ε s ε =0.020 ε s<ε sGV=0.040 ε ss<ε sGÇ=0.060 ε =0.02282 ε c=0.0040 c cGÇ ε =ε s s ε =εsMN ε =0.010 Güvenlik sınırı Göçme sınırı h=0. 65 m 8φ25
Zekai Celep 65
Minimum hasar sınırı (MN):
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
010
.
0
=
=
sMN sε
ε
ε
c=
0
.
0017
<
ε
cMN=
0
.
0035
mm d x s c c =86 + = ε ε ε y c sε
x xdε
ε
'= − '=0.51×10−3< y c s x x h ε ε ε ''= 0.5 − =4.72×10−3>kN
a
b
f
F
c=
0
.
85
c=
854
.
35
F
s'
=
A
s'
σ
s=
151
.
72
kN
kN
A
F
s''
=
s''
σ
s=
412
.
44
F
s=
A
sσ
s=
618
.
66
kN
Zekai Celep 66Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kN
F
F
F
F
N
=
−
c−
s'
+
s''
+
s=
25
.
03
kNm
d
h
F
F
a
h
F
M
MN=
c(
0
.
5
−
0
.
5
)
+
(
s'
+
s)(
0
.
5
−
'
)
=
450
.
59
m
rad
x
c MN=
ε
/
=
9
.
77
×
10
−3/
φ
m
rad
y MN MNp=
φ
−
φ
=
15
.
08
×
10
−3/
φ
rad
h
MNp MNp=
0
.
5
φ
=
4
.
90
×
10
−3=
θ
Zekai Celep 67 Göçme hasar sınırı (GÇ):Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
cGÇ c
ε
ε
= 00400. = x 88= mmε
s=0.02282<ε
sGÇ=0.060 m rad GÇ =45.45×10−3 /φ
m rad y GÇ GÇp=φ −φ =(45.45−4.69)×10−3=40.76×10−3 / φ rad h GÇp GÇp=0.5 φ =0.325×40.78×10−3=13.25×10−3= θ Zekai Celep 68Kazık kesitlerinde yatay öteleme – plastik mafsal dönme ilişkisi
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
0 2 4 6 8 10 12 δ (mm) 2 4 6 8 10 θ (r adyan )x 10 3 p V= 990. 02 kN V= 1472. 28 kN V=1 757.2 5k N V=194 2.3 3kN V= 2061. 17 kN c 12 14 θ pMN = 4.90x10 -3 θ pGS = 12.70x10 θ pGÇ = 13.25x10 -3 -3 θpA θpB θpC θpD θpE, pF
Zekai Celep 69
Örnek 4:
Elastik mesnetli perde de statik itme eğrisi
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
004
.
0
=
cuε
0021
.
0
=
yε
MPa
f
c=
25
MPa fy=420GPa
E
s=
200
. , , , 2 1885 20 6 ' mm A As= s =φ
=GPa
E
c=
30
, , , , , , . Perdenin kesiti 3x3.00m 2x 3. 00m Planda perde Perde temeli 2.75mx5.50m Perde V l =15.0m a) b 3.0m P 0.30~0.60m 0.30~0.60m 3.00m 0.30 2.70~2.40m Zekai Celep 70Kesitte akma durumu:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
x
b
F
N
o+
sy=
0
.
5
σ
cx 669
=
mm
MPa
x
d
x
E
E
c c c s c=
ε
=
ε
−
=
21
σ
m h z≈0.85 =0.85×3.00=2.55kNm
z
N
F
M
M
y=
u=
(
2
su+
o)
/
2
=
3828
m rad x E x c c c y= = / =1.10×10−3 /σ
ε
φ
kN
N
o=
1418
Zekai Celep 71Perde mesnet kesitinde:
Kesitte güç tükenmesi durumu:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
kN
N
o=
1418
kN f A F Fsy= su= s y=1885×0.420≈792 su c o F F N = −N
o= 85
0
.
f
cb
a
−
F
summ
a 347
=
x 408
=
mm
z
=
d
−
0
.
5
a
=
2
.
53
m
≈
2
.
55
m
m
rad
x
cu u=
ε
/
=
9
.
80
×
10
−3/
φ
Zekai Celep 72Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Fs a 0.85 fc a/2 408mm 2292mm u Çekme donatısının akması durumu; M , φ 3.0 0 m 2. 70 m c ε =0.02094 y y Güç tükenmesi durumu; M , u φ s ε =0.004 ε s=0.0021 c ε =0.00069 669mm Fs σc Fc 2031mm
Zekai Celep 73 Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
m
EI
P
y y=
l
3/(
3
)
=
φ
l
2/
3
=
82
.
6
×
10
−3δ
m rad y u p=φ −φ =(9.80−1.10)10−3=8.70×10−3 / φ rad h p p p p=φ =φ 0.5 =8.70×10−3×0.5×3.00=13.1×10−3 θ l m p y u=δ +θ l=82.6×10−3+13.1×10−3×15.0=279.1×10−3 δkN
M
M
P
P
y≈
u=
y/
l
≈
u/
l
=
3828
/
15
.
0
=
255
37 . 3 6 . 82 1 . 279 = = + = = y p y y u wδ
δ
δ
δ
δ
µ
Perdenin yerdeğiştirme sünekliği:
Zekai Celep 74
Elastik mesnetli perde:
Temel boyutları ve yatak katsayısı, temel dönme rijitliği:
Temel dönmesi ve bunun sonucu perde uç yerdeğiştirmesi ve süneklik:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
m m 2.75 50 . 5 × k 10MN/m3 v= rad MNm I k kθ = v temel=10×2.75×5.503/12=381 / rad k My f = / θ=3828/381×103=10.18×10−3 θ m f f =θ l=10.18×10−3×15.0=152.7×10−3 δ 78 1 7 152 6 82 7 152 1 279 . . . . . = + + = + + + = + + = f y f p y f y f u wf δ δ δ δ δ δ δ δ δ µ Zekai Celep 75
Kesit hasar sınırları:
Minimum hasar sınırı (MN):
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
3.00 m 2.7 0 m ε =0.0010s c ε =0.00329 669mm Fs σc Fc 2031mm s ε =εsMN c cMN ε <ε =0.0035 ε =0.01832 c ε =0.0035c cGV ε =ε s ε <ε =0.040s sGV Güvenlik sınırı Minimum hasar sınırı Fs a 0.85 fc a/2 Fc c ε =0.02094s ε =0.004c cGÇ ε =ε ε <ε =0.060s sGÇ Göçme sınırı 2292mm 408mm 0035 . 0 ≤ c
ε
ε
s≤0.010 e m rad MN=min[0.0035/0.669;0.010/2.031]=min[5.23;4.92]×10−3=4.92×10−3 / φ Zekai Celep 76 Güvenlik sınırı (GV): Göçme sınırı (GÇ):Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi 0035 . 0 ≤ c
ε
ε
s≤
0
.
040
m rad GV=min[0.0035/0.408;0.040/2.292]=min[8.58;17.45]×10−3=8.58×10−3 / φ 004 . 0 ≤ c ε εs≤0.060 m rad GÇ=min[0.004/0.408;0.060/2.292]=min[9.80;26.18]×10−3=9.80×10−3 / φZekai Celep 77
Riijit zemin durumunda uç yerdeğiştirmesi:
Elastik zemin durumunda uç yerdeğiştirmesi:
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
m h MNp y MN=δ +φ l /2=82.6+(4.92−1.10)×10−3×15.0×3.0/2=168.6×10−3 δ m h GVp y GV=δ +φ l /2=82.6+(8.58−1.10)×10−3×15.0×3.0/2=250.9×10−3 δ m h GÇp y GÇ=δ +φ l /2=82.6+(9.80−1.10)×10−3×15.0×3.0/2=278.4×10−3 δ m h MNp f y MN=δ +δ +φ l /2=[82.6+152.7+(4.92−1.10)×15×3/2]×10−3=321.3×10−3 δ m h GVp f y GV=δ +δ +φ l /2=[82.6+152.7+(8.58−1.10)×15×3/2]×10−3=403.6×10−3 δ m h GÇp f y GÇ=δ +δ +φ l /2=[82.6+152.7+(8.80−1.10)×15×3/2]×10−3=431.1×10−3 δ Zekai Celep 78
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
Statik itme eğrisi
GÇMN GÇ Akma R R R R E E GV E E 0 100 200 300 400 500 100 200 300 δ (mm) P (kN) Elas tik z emin Riji t zem in Akma MN GV Zekai Celep 79 Örnek 5:
Perdeli çerçeve sistemde statik itme eğrisi
Betonarme yapılarda kapasite tasarımı ilkesi
004
.
0
=
cuε
ε
y=
0
.
0021
MPa
f
c=
25
fy=420MPaGPa
E
s=
200
. , , ,GPa
E
c=
30
, , , , , , . 0 My φy Eğilme momenti M φu Eğrilik φ 500mm b=300mm 50 50 Kolon kesiti 6φ20 1.50m 0.30 0.30 Perdenin kesiti (Uç donatısı 4φ14) 0. 20 3V 2V VPerdeli çerçeve yapı
perd e 3m 3m 3m çer çev e rijit kirişler Zekai Celep 80
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
Kolon kesiti için:
kNm M My= u=166 φy=6.16radyan/mm mm radyan u=71.43 / φ
(
E I)
0.4 30 103 0.30 0.503/12 37.50 103kNm2 kolon c = × × × × = × m radyan x d y y= − =1.85×10−3 / ε φ Nmm jd F M My= u= s =258.30×1.20=309.96 m radyan x cu u 0.072 55.56 10 / 004 . 0 = × −3 = =ε φPerde kesiti için:
0 My φy Eğilme momenti M φ u Eğrilik φ
Zekai Celep 81 Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
Xi Etkileşim kuvvetlerinin hesabı: Perde İki k olon EIp 2EIc h h h 3V 2V V X2 X3 X1 X2 X3 X1 δ2 δ3 δ1 3 3 2 1 1 / 12 2 ) ( 6 h EI X X X V c × + + − = δ 2 33 1 2 / 12 2 ) ( 5 h EI X X V c × + − + =δ δ 3 3 2 1 3 / 12 2 3 h EI X V c × − + + =δ δ δ p p p EI h X EI h X EI h X 6 8 6 5 3 3 3 3 2 3 1 1= + + δ p p p EI h X EI h X EI h X 6 28 3 8 6 5 1 3 2 3 3 3 2= + + δ p p p EI h X EI h X EI h X 3 27 6 28 6 8 1 3 2 3 3 3 3= + + δ Zekai Celep 82
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
Kolonlarda ve perdede dış kuvvetler ve kesit etkileri
Perde Kolon EIp EIc 1.745V 0.135V 0.785V 1.730V 2.569V 0.491V 0.491V 1.239V 3.808V 1.745V 1.880V 1.096V 1.096V 3.808V 4.557Vh 4.557Vh 0.748Vh 0.491Vh E ğil me mome nti K esme kuv vet i K esme kuv vet i Zekai Celep 83
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
kNm V 166 5 . 1 880 . 1 × = kN V=58.85 kNm V 310 0 . 3 557 . 4 × = kN V=22.68 m EI h V c kolon 3 3 3 3 1 1.49 10 10 50 . 37 12 3 68 . 22 096 . 1 12 − × = × × × × = = δ m EI h V c kolon 3 3 3 3 3 1 2 4.05 10 10 50 . 37 12 3 68 . 22 880 . 1 10 49 . 1 12 − − = × × × × × + × = + =δ δ m EI h V c kolon 3 3 3 3 3 2 3 6.42 10 10 50 . 37 12 3 68 . 22 745 . 1 10 05 . 4 12 − − = × × × × × + × = + =δ δ kN V Vtaban=(2×1.096+3.808) =2×24.85+86.36=136.06 İkinci kat kolon kesitinin mafsallaşması:
Perde mesnet kesitinin mafsallaşması: Kat yerdeğiştirmeleri:
Zekai Celep 84
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
Yietkileşim kuvvetlerinin hesabı:
Perde Kolon EIc 39.58kN 3.06kN 17.79kN 39.23kN 58.26kN 11.13kN 24.85kN 86.36kN 310kNm h h h 3Q 2Q Q Y2 Y3 Y1 Y2 Y3 Y1 δ2y δ3y δ1y Perde Kolonlar EIp 2EIc
Birinci adım sonu Yük artımı mafsal plastik mafsal EIp c y (6Q 2Y12YEIY)h 3 3 2 1 1 × − − − = δ y c y y Q Y EIY h 1 3 3 2 1 2 δ (5 2 12 ) 2δ δ = × − − + = y c y y y EI h Y Q 3 3 3 2 1 3 2 12 2 ) 3 ( δ δ δ δ = × − + + = 3Y3+2Y2+Y1=0
Zekai Celep 85 Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
Statik itme eğrisi
Perde Kolon EIc 39.58kN 3.06kN 17.79kN 39.23kN 58.26kN 11.13kN 24.85kN 86.36kN 310kNm 2.333Q Perde Kolon EI p EI
Birinci adım sonu Yük artımı
mafsal plastik mafsal EIp c Kesm e kuvv et i E ğilme moment i 2.333Q 1.667Q 2Q Q 2.333kN 1.333kN 1.667Qh 1.333Qh
Kolonlarda ve perdede dış kuvvetler ve kesit etkileri
Zekai Celep 86
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
kNm Q)1.5 166 333 . 2 667 . 22 880 . 1 ( × + = Q=29.162kN m m EI h Q m c 3 3 3 3 3 3 1 (1.49 4.08) 10 10 50 . 37 12 3 162 . 29 333 . 2 10 49 . 1 12 333 . 2 10 49 . 1 − − = + × − × × × × + × = + × = δ m 3 3 3 2=4.05×10− +2×4.08×10− =12.21×10− δ m 3 3 3 3=6.42×10− +3×4.08×10− =18.67×10− δ
İkinci kat kolonunun iki ucunda plastik mafsal oluşturan yük değeri:
Kat yerdeğiştirmeleri:
Perde mesnetinde plastik mafsal dönmesi ve toplam kesme kuvveti:
radyan p perde =4.08/3000=1.36×10−3
θ
kN Vtaban=2×92.89+125.25=311.04 Zekai Celep 87Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
Wi etkileşim kuvvetlerinin hesabı:
Perde Kolon EIc 107.62+3.07=110.69kN 0.02kN 14.73kN 105.43kN 82.17kN 63.23kN 95.96kN 124.37kN 310kNm h h h 3R 2R R W2 W3 W1 W2 W3 W1 δ2w δ3w δ1w Perde Kolonlar EI p 2EIc
Üçüncü adım sonu Yük artımı
mafsal plastik mafsal
EI
p
Zekai Celep 88
Betonarme taşıyıcı sistemlerde kapasite tasarımı ilkesi
K e sme kuv veti E ğ ilm e mo me nti Perde Kolon EI p EI Yük artımı mafsal c 3R 2R 2.333kN 3Rh 8Rh Perde Kolon EIc 110.69kN 0.00kN 14.73kN 105.43kN 82.17kN 63.23kN 95.96kN 124.37kN 310kNm Üçüncü adımın sonu plastik mafsal EIp 7R 7R 13R 8R