betonarme yapı elemanlarında donatı düzenleme

BETONARME YAPI
ELEMANLARINDA DONATI
DÜZENLEME İLKELERİ
Araş. Gör. İnş.Yük. Müh.
Hayri Baytan ÖZMEN
Bir Yanlışlık Var !
1
Donatı Düzenleme (Detaylandırma)
„
„
„
„
Yapı tasarımının son ve çok önemli
aşamasıdır.
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 Çeliği
Basınç
Çekme,
Süneklik
Beton: Şantiyede şekil verilebilir, birleşimlerde kolaylık sağlar.
Çelik: Yüksek dayanıklı ve sünek bir malzemedir.
2
Donatı kullanım amaçları
„
Çekme gerilmelerini taşımak
„
„
„
Basınç gerilmelerini taşımak
„
„
„
Kolon kiriş basınç bölgesi (süneklik ve dayanımı arttırır)
Süneklik sağlamak
„
„
Boyuna donatı (çekme donatısı)
Etriye (kesme, burulma)
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.
3
Nasıl Uygulanabilir
Sargı Etkisi
4
Etkinlik
Spiral yanal donatı eksenel olarak yük alırken,
dikdörtgensel yanal donatı eğilme ile yük taşır. Düşük
eğilme rijitliği nedeniyle uzunluk arttıkça hızla
etkinliğini kaybeder. Bu sebeple çiroz kullanılmalıdır.
Sargı Etkisi Faktörleri
„
„
„
„
„
„
Enine donatı miktarı
Enine donatı aralığı
Enine donatı çapı
Enine donatı özellikleri
dayanım rijitlik
Enine donatı konfigürasyonu
çiroz kullanımı
Beton dayanımı
5
Süneklik ve Etriye Detayı
70
1 ve 2
60
50
1
Yalnız 1
40
Kancasız
30
2
Yalnız 2
20
10
0
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
1
Moment – Eğrilik Davranışı (t,m)
Süneklik ve Etriye Aralığı
70
60
50
10 cm
15 cm
40
25 cm
30
20
10
0
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
Moment – Eğrilik Davranışı (t,m)
6
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.
7
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.
8
Kanca ile kenetlenme
a ve b durumunda kenetlenme
boyu ¾ lb alınabilir.
Basınç donatılarında kanca
yapılamaz. Kolonlarda hiçbir
zaman
Donatı bütün yüklemeler altında
basınca çalışıyorsa ¾ lb
alınabilir.
Basınç donatılarına kanca yapılmamalıdır.
9
Kenetlenme
Donatı uçlarından
kenetlenme boyu kadar
uzakta tam olarak
çalışmaya başlayabilir.
Donatı
Yönetmelik
Etkinlik
Etkinlik
lb
Davranış
lb
Boyuna Donatının Bükülmesi
Bükme işlemi donatıda kılcal çatlaklar meydana getirir.
Minimum büküm çapı TS-500 de 6φ olarak verilir.
Nervürlü donatı 90o den fazla bükülmemelidir.
10
Etriyenin Bükülmesi
Minimum 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 ekler
Manşonlu ekler
Kaynaklı ekler
Donatının projede gösterilen yer dışında eklenmesi için
proje mühendisinin onayı gereklidir.
11
Bindirmeli ekler
Çubukların bitişik olması tercih edilir. İki çubuk arası
bindirme boyunun 1/6 sından ve 100 mm den az
olmaldır. (TS-500)
4φ den az olmalıdır. (literatür)
Bindirmeli ekler
lo = α1*lb
α1 = (1+0.5r) r= eklenen donatı/toplam donatı
Bütün 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 alınır.
30 mm den büyük çaplı basınç donatıları bindirmeli ek
yapılamaz. Manşonlu ek yapılır.
12
Kesiti katlar arasında değişen kolonda filiz
b
≥6
c
b
a
a
e
e
1
(a+b) ≥ 1.5 l b
(a+b) ≥ 40 φ
b ≥ 12 φ
e ≥ 1.5 l b
e ≥ 40 φ
(a+b+c) ≥ 1.5 l b
(a+b+c) ≥ 40 φ
c ≥ 12 φ
Kaynaklı ekler
İşçilik ve kaynak kalitesi önemli
13
Manşonlu ekler
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:
14
Kiriş donatıları (TS-500)
Kiriş donatıları (TS-500)
15
Kiriş donatıları (DY-2007)
Kiriş donatıları (DY-2007)
Enine donatı TS-500 ile aynı
16
Kiriş donatıları (DY-2007)
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)
17
Kolon donatıları (TS-500)
Yanal Donatı Çapı
Yanal Donatı Aralığı
Tutulmuş iki donatı
arası ≤ 300 mm
Kolon donatıları (TS-500)
Net Beton Örtüsü:
İçteki elemanlar
20 mm
Dıştaki elemanlar 25 mm
Bindirme Bölgesinde Sargı
En az 6φ8
Aralık
≤ h/4
≤ 200 mm
18
Kolon Davranışı
Moment
Diyagramı
Kesme
Diyagramı
Sargı
bölgeleri
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)
Kolon Donatıları (DY)
Sarılma bölgesi
≥ bmax, ≥ln/6, ≥ 500 mm
Sarılma bölgesinde
(8φ)
Orta bölgede
Boyuna donatı en az 4φ16
veya 6φ14
19
Basınç donatısı davranışı
Etriye aralığı boyuna donatı çapının 8 katını geçmemelidir.
Kolon Donatıları (DY)
Tutulmuş iki donatı arası
≤ 25φe (φ=8 ise 200 mm)
20
Birleşim bölgeleri (DY-2007)
„
Kuşatılmış birleşimlerde:
‰
„
Alt kolon sarılma bölgesindeki donatının en az
%40’ı s ≤ 150 mm
Kuşatılmamış birleşimlerde:
‰
Alt kolon sarılma bölgesindeki donatının en az
%60’ı s ≤ 100 mm
Perde donatısı (TS-500)
„
Düşey/Yatay donatı
‰
‰
„
Donatı alanı ≥ 0.0015*Perde alanı
Donatı aralığı ≤ 1.5t , 300 mm
Çiroz
‰
1 m2’ de en az 4 adet
21
Perde donatısı
DY-2007
Perdelerde en büyük
gerilmeler uç bölgelerinde
oluşur.
Uç bölgelerin sargılanması
perde sünekliğini %100
den fazla arttırabilir.
Perde donatısı (DY-2007)
„
„
Kritik perde yüksekliği (≈ sargılama bölgesi)
Perde uç bölgesi
22
Perde donatısı (DY-2007)
„
Minimum gövde donatısı (uç bölge haricinde)
„
Çiroz
„
Uç bölge düşey donatısı
Perde donatısı (DY-2007)
„
Uç bölge yanal donatısı
23
Bağ Kirişi
b)
a)
c)
Bağ Kirişi
„
„
„
a: klasik donatı, kesme kuvveti etkisi ile
göçme, gevrek kırılma
b: sık etriye, mesnetlerde eğilme göçmesi,
tek yönlü etkide iyi olsa da iki yönlü etkide
eğilme çatlaklarının birleşmesi sonucu kesme
kırılması
c: köşegen donatı, iki yönlü etki altında
çekme ve kuvvetleri taşır, daha iyi .
24
Bağ Kirişi
„
Çapraz donatı demetlerinde en az dört adet
donatı bulunacak ve bu donatılar perde
parçalarının içine doğru en az 1.5 ℓb kadar
uzatılacaktır. Donatı demetleri özel deprem
etriyeleri ile sarılacak ve kullanılacak
etriyelerin çapı 8 mm’den, aralığı ise çapraz
donatı çapının 6 katından ve 100 mm’den
daha fazla olmayacaktır.
Asd = Vd / (2 fyd sin γ)
25
Bir doğrultuda çalışan plaklar
Bir doğrultuda çalışan plaklar
luzun/lkısa > 2
Mesnete uzanan alt donatı
26
Bir doğrultuda çalışan plaklar
İki doğrultuda çalışan plaklar
27
İki doğrultuda çalışan plaklar
luzun/lkısa ≤ 2
Duvar altı temeller
28
Tekil temeller
Sürekli temeller
Kiriş gibi donatılandırılır
Çekme donatısının 1/3 kadar basınç donatısı
Kolon bölgelerinde etriye sıklaştırmasına dikkat
Gövde donatısı h > 600 mm
Özellikle üstte ve yanda paspayına dikkat ≥ 50 mm
29
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
T
T
T
Donatı kabuğu
parçalayabilir.
Etriyeleri koparabilir
T
Donatıya tüm
kesit karşı koyar.
30
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
31
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
Deprem etriyesi ise:
32
Donatı düzenleme
Donatı düzenleme
33
Boşluklar
Özetle
„
Betonarme eleman için en olumsuz durum:
‰
‰
‰
„
„
Bindirme ve kenetlenme boyu yetersiz donatı
Kesme kırılmasını önleyemeyecek miktarda yanal
donatı
Yeterli süneklik sağlayamayacak miktarda yanal
donatı
Doğru donatı düzenlemesi yapılmadan
tasarım kağıt üzerinde kalır.
Doğru donatı düzenleme iyi bir davranış
bilgisi gerektirir.
34
Prensipler
„
„
„
„
„
Çekme gerilmelerini donatı ile karşıla
Basınç gerilmeleri oluşan bölgelerde betonu
iyi sargıla.
Beton kabuk depremde dökülür, yok kabul
edilir. Kabuk betonuna mesnetleme yapılmaz.
Bindirme bölgelerini koru, sargıla.
Donatıyı ihtiyaç duyulan noktadan
kenetlenme boyu kadar uzat.
Kaynaklar
„
„
„
„
„
„
TS-500
Deprem Yönetmeliği 2007
Ersoy ve Özcebe, Betonarme
Celep ve Kumbasar, Betonarme Yapılar
Atımtay, Betonarme
Canbay, Betonarme Elemanlarda Donatı
Düzenleme İlkeleri
35
BETONARME YAPI
ELEMANLARINDA DONATI
DÜZENLEME İLKELERİ
TEŞEKKÜRLER !
36