Prof. Yük. Müh. Adil ALTUNDAL 2014 EYLÜL 2014 İLAN EDİLEN B E T O N A R M E YAPI GÜVENLİĞİ Prof. Yük. Müh. Adil ALTUNDAL altundal@sakarya.edu.tr Sakarya Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü Sakarya

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.

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, hastahane 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.

Bunlar Emniyet Gerilmeleri metodu ve Taşıma Gücü metodu dur. 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 güvenliğin sadece Taşıma Gücü metodu ile sağlanabileceğini belirtmektedir. Taşıma Gücü metodunun daha iyi anlaşılması için emniyet gerilmeleri metodundan da kısaca bahsedilecektir

3.1. Emniyet Gerilmeleri Metodunda Yapı Güvenliği 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.

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.

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 yapıya ait emniyet gerilmelerinden küçük olması istenmektedir.  

ADİL ALTUNDAL YAPI GÜVENLİĞİ Yapı Elemanı

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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 incelemek gerekmektedir.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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 Fd =1,0* G + 1,2 * Q + 1,2 * T

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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 = 1,0 * G + 1,0 * Q + 1,0 * E Fd = 0,9 * G + 1,0 * E

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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.  

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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 fyd< fyk

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ADİL ALTUNDAL TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ Malzeme tasarım dayanımları veya malzeme hesap değerleri malzemelerin karakteristik değerlerinin birden 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.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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 fyd= fyk/ ms fctd= fctk/  mc

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ADİL ALTUNDAL TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ADİL ALTUNDAL TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ADİL ALTUNDAL TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ Tablo 3.2 Çelik için Karakteristik ve Hesap Dayanımlar (N/mm2) ms =1,15 dir.   S220 S420 S500 fyk 220 420 500 fyd 191 365 435

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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 kuvvet 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

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ADİL ALTUNDAL TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ p; Toplam yayılı yük pk; Toplam karakteristik yayılı yük pd; Toplam tasarım yayılı yük 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, pk=g +q pd=1,4g+1,6q

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ 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.

TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ADİL ALTUNDAL TAŞIMA GÜCÜNDE YAPI GÜVENLİĞİ ÖRNEK 1

ADİL ALTUNDAL ÖRNEK 2a

ADİL ALTUNDAL ÖRNEK 2b