deprem dayanımı yetersiz betonarme çerçevelerin düzlem

2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY DEPREM DAYANIMI YETERSİZ BETONARME ÇERÇEVELERİN DÜZLEM
DIŞI PERDE DUVAR İLE GÜÇLENDİRİLMESİ
1
2
3
4
5
5
A. Ünal , H.H. Korkmaz , M.Y. Kaltakcı , M. Kamanlı , F. Bahadır ve F.S. Balık
1
Araştırma Görevlisi, İnşaat Müh. Bölümü, Selçuk Üniversitesi, Konya
2
Doçent Doktor, İnşaat Müh. Bölümü, Selçuk Üniversitesi, Konya
3
Profesör, İnşaat Müh. Bölümü, Selçuk Üniversitesi, Konya
4
Doçent Doktor, İnşaat Müh. Bölümü, Selçuk Üniversitesi, Konya
5
Öğretim Görevlisi Doktor, İnşaat Bölümü, Necmettin Erbakan Üniversitesi Ereğli Kemal Akman MYO, Ereğli,
Konya
Email: [email protected]
ÖZET:
Son yıllarda yapılan araştırma ve inceleme sonuçları, ülkemizde inşa edilmiş yapıların önemli bir kısmında
tasarım ve/veya yapım kusurlarının olduğunu göstermiştir. Bu sebeplerden dolayı, ülkemizdeki yapı stoğunun bir
an önce incelenip, gerekli görülenlerin, uygun güçlendirme yöntemleri ile güçlendirilmesi zorunlu hale gelmiştir.
Ülkemizde genellikle uygulanan mevcut güçlendirme yöntemlerinde, güçlendirme süresince yapıların
kullanılamaması ve tamamen boşaltılması gereği ortaya çıkmakta ve özellikle okul, hastane ve yurt gibi kamu
binalarında veya konutlarda uygulandığında büyük ekonomik kayıplarla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada
önerilen yöntemde ise, güçlendirme için yapılan perde duvarlar düzlem dışına yerleştirildikleri için, yapıların
boşaltılmasına gerek kalmamakta ve bu şekilde ekonomik kayıplar en aza indirilebilmektedir. Yapılan
çalışmada, 1/3 geometrik ölçekli olarak üretilen, iki katlı tek açıklıklı 3 adet deney elemanı, depremi benzeştiren
tersinir-tekrarlanır yatay yükler etkisinde test edilmiştir. Deney esnasında, kolonlara taşıma kapasitelerinin %20
si kadar eksenel yük uygulanmıştır. Bu numunelerden bir tanesi, ülkemizde sıklıkla görülen yapım kusurlarını
içeren ve deprem dayanımı yetersiz binaları temsil eden ve herhangi bir güçlendirme yapılmayan betonarme boş
çerçevedir. Diğer deney elemanları ise, betonarme boş çerçeveye güçlendirme uygulaması yapılmış olan deney
elemanlarıdır. Bu deney elemanlarından ilki, dış cephelerinde pencere boşluğu bulunan binaları temsil etmek
amacıyla oluşturulmuş ve pencere boşluklu düzlem dışı betonarme perde duvar ile güçlendirilmiş olan
numunedir. Diğer deney elemanı ise, pencere boşluklarının bulunduğu yerlere güçlendirme perdesi konulmamış
ve düzlem dışı iki betonarme perde duvar ile güçlendirilmiş olan numunedir. Çalışma sonucunda, test edilen bu
deney elemanlarına ait histerezis eğrileri, zarf eğrileri, rijitlik ve tüketilen enerji grafikleri verilmiş ve bu deney
elemanları arasındaki farklar incelenerek, sonuçlar irdelenmiş ve yorumlanmıştır.
ANAHTAR KELİMELER: Betonarme çerçeve, deprem davranışı, düzlem dışı perde duvar, güçlendirme,
tasarım ve yapım kusurları.
1. GİRİŞ
Deprem güvenliği olmayan betonarme yapıların güçlendirilmesi ve deprem güvenliğinin artırılması için bir çok
teknik geliştirilmiştir. Güçlendirme uygulaması eleman düzeyinde yapılabileceği gibi, sistem düzeyinde de
yapılabilir. Ülkemizdeki betonarme yapıların genellikle tasarım ve yapım aşamalarından kaynaklanan kusurlar
sonucunda deprem yüklerine karşı yanal dayanımları, süneklikleri ve yanal rijitlikleri yeterli değildir. Bu
nedenle, deprem kuvvetlerine karşı sadece eleman düzeyinde iyileştirme yetersiz kalmakta, taşıyıcı sistem
1 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY düzeyinde iyileştirme gerekmektedir. Yapıyı oluşturan çerçevelerin içine yanal rijitliği çok büyük olan yerinde
dökme betonarme dolgu duvarların ilave edilmesi ile yapının deprem güvenliğinin artırılması uygulamada
yaygın olarak kullanılan başarılı bir tekniktir.
Son yıllarda yapılan araştırmaların sonucu olarak, çok sayıda güçlendirme tekniği üretilmiş olmasına rağmen; bu
yöntemlerin birçoğunun pratik olarak uygulanması çok zor gözükmektedir. Günümüzde pratik, ekonomik ve
bina kullanıcısını rahatsız etmeyen yöntemler önemli hale gelmiş ve araştırmalar giderek bu konu üzerine
yönlenmiştir.
Bu araştırmanın amacı, betonarme yapıların depreme karşı güçlendirilmesinde çerçeve düzlemi dışına, kolon ve
kirişlere teğet olarak, ankraj çubukları yardımıyla yerleştirilen betonarme perdelerin ve yerleştirilen bu
perdelerdeki boşlukların davranışa olan etkisinin belirlenmesidir. Bu çalışmada, ülkemizdeki betonarme
yapıların çoğunda gözlemlenen bazı yapım ve tasarım kusurları olan betonarme çerçeve, deney elemanı olarak
kullanılacaktır. Yapılacak güçlendirmenin, bu tür sünek olmayan betonarme çerçevelerin davranışına,
dayanımına, rijitliğine ve enerji tüketimine etkileri incelenmiştir. 3 adet 1/3 geometrik ölçekli, iki katlı tek
açıklıklı deney elemanı üretilmiş, deprem yüklerini benzeştiren tersinir-tekrarlanır yatay yükleme altında test
edilmiştir. Bu numunelerden bir tanesi, herhangi bir güçlendirme yapılmayan, ülkemizde sıklıkla görülen yapım
kusurlarını içeren ve deprem dayanımı yetersiz binaları temsil eden betonarme boş çerçevedir. Diğer deney
elemanları ise, betonarme boş çerçeveye güçlendirme uygulaması yapılmış deney elemanlarıdır. İkinci deney
elemanı, pencere boşluklu düzlem dışı betonarme perde duvar ile güçlendirilmiş numunedir. Bu deney elemanı
dış cephelerinde pencere boşluğu bulunan binaları temsil etmek amacıyla oluşturulmuştur. Son deney elemanı
ise, düzlem dışı iki betonarme perde duvar ile güçlendirilmiş numunedir. Bu numunede pencere boşluklarının
bulunduğu yerlere güçlendirme perdesi konulmamıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar, davranış, dayanım,
süneklik, rijitlik ve enerji tüketimi bakımından yorumlanmış ve karşılaştırılmıştır.
2. MATERYAL VE METOT
2.1. Deney Numunelerinin Boyutları
Betonarme çerçeve deney elemanlarının tasarlanıp üretilmesinde bilinçli olarak uygulanan kusurlar şunlardır:
• Beton dayanımının düşük olması,
• Kolon-kiriş birleşim bölgesi içinde etriyelerin devam ettirilmemesi,
• Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde etriye sıklaştırmasının olmaması,
• Etriye kancalarının 90o olması,
• Kuvvetli kiriş-zayıf kolon birleşimi.
Tüm deney elemanlarında çerçevelerin geometrik boyutları ve donatı detayları aynıdır. Betonarme boş çerçeve
tasarlanırken, mevcut binalardaki açıklık ve yükseklik ile kolon kiriş boyutları dikkate alınarak belirlenmiş ve
çerçeve boyutları 1/3 geometrik ölçek ile hazırlanmıştır. Betonarme çerçevede açıklık dıştan dışa 1500 mm, kat
yüksekliği ise temel üstünden 1. kat kirişinin üst seviyesine kadar 900 mm’dir. Temel bölgesinde herhangi bir
ölçüme gerek duyulmaması için, temel kesiti oldukça rijit seçilmiş ve 500x700x2500 mm boyutlarında bir temel
kirişi imal edilmiştir. Kolon boyutları olarak 100x150 mm’lik, kiriş boyutları olarak da, kuvvetli kiriş zayıf
kolon oluşumu için 150x150 mm’lik bir kesit seçilmiştir.
Pencere boşluklu düzlem dışı betonarme perde ile güçlendirilmiş çerçeve, referans boş çerçeve ile aynı
geometrik boyutlara ve donatı düzenine sahiptir. Bu deney elemanında ek olarak düzlem dışı betonarme perde
uygulaması yapılmış ve binaların büyük bir kısmında bulunan pencere boşluklarının dayanıma etkisi incelenmek
istenmiştir. Bu amaçla hazırlanan deney numunesinde, TDY2007’de belirtilen minimum perde kalınlığı olan 200
mm göz önüne alınmış ve buna göre numunelerin boyutları 1/3 ölçekli olarak seçildiğinden, perde kalınlığı 70
2 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY mm olarak uygulanmıştır. Pencere boyutları da gerçek pencere ölçüleri referans alınarak hazırlanmış ve 1/3
oranında küçültülerek 350x400 mm olacak şekilde imal edilmiştir.
Düzlem dışı iki betonarme perde duvar ile güçlendirilmiş numune de referans boş çerçeve ile aynı geometrik
boyutlara ve donatı detaylarına sahiptir. Bu numunede, pencere boşluklarının altlarında kalan betonarme
kısımların dayanıma etkisinin anlaşılması amacıyla pencere bulunan bölgelerde perde imal edilmemiş ve perde
kalınlığı, pencere boşluklu numunede olduğu gibi 70 mm seçilerek, iki perdeli olacak şekilde hazırlanmış ve
perde genişliği 550 mm olacak şekilde iki perdeden oluşturulmuştur.
2.2. Deney Numunelerinin Detayları
Çerçevede kullanılan betonun basınç dayanımının fc=16 MPa, betonarme manto ve perde ile güçlendirilen deney
numunelerinin manto ve perdelerindeki betonun basınç dayanımının fc=25 MPa olması hedeflenmiştir. Çerçeve
numunelerinin kirişlerinde açıklıkta altta 3f10 eğilme donatısı ve üstte 3f10 montaj donatısı kullanılmıştır.
Kirişlerde pilye kullanılmamış, açıklıkta ve mesnette donatı oranı sabit tutulmuştur. Kolonlarda ise 4f10 boyuna
donatı kullanılmış olup, donatı oranı ρ=0.02106 olmaktadır. Kirişlerde alt ve üst donatılar, kolon dış yüzeyine
kadar uzatılmış ve bu noktadan itibaren kiriş yüksekliği boyunca (150 mm) yukarı ve aşağı yönde bükülmüştür.
Kolon donatılarında ise, boyuna donatı yerleşiminde sürekli donatı detayı uygulanmış ve bindirmeli ek
yapılmamıştır. Kolon ve kirişlerde f6/100 mm aralıklarla enine donatı (etriye) kullanılmıştır. Betonarme
çerçevelerin temelinde ise, 8f14 boyuna donatı ve f8/100 mm enine donatı tercih edilmiştir.
Güçlendirme elemanlarında10 mm çapında ankraj çubuğu kullanılmış, 150 mm ankraj aralığı ile yerleştirilmiştir.
Hasır donatı olarak, piyasadan temin edilen 6 mm çapında nervürlü inşaat çeliği kullanılmıştır. Hasır donatı
aralıkları düşeyde ve yatayda 15 cm aralıklarla oluşturulmuştur. Hasır donatılar uçlarından bükülemediği için,
hasır donatılarının başlarına Ì şeklinde gövde donatıları eklenmiştir. Bu donatılar, hasır donatı aralıklarına uygun
biçimde 15 cm aralıklarla yerleştirilmiş olup, kenetlenme boyu kadar uzatılmıştır. Deney numunelerinin genel
özellikleri, boyutları ve donatı detayları Tablo 1’de gösterilmiştir.
Betonarme çerçeve hazırlanırken, ilk olarak suntadan imal edilmiş kalıplar oluşturulmuş, sonra bu kalıplar
içerisine donatılar yerleştirilmiş ve beton santralinden temin edilen hazır beton, kalıplara dökülmüştür. Beton
dayanımını kazandıktan sonra numuneler Selçuk Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Deprem Araştırma
Laboratuvarı’nda bulunan vinç yardımıyla düşey konuma getirilmiş ve güçlendirme yapılacak deney
elemanlarının hazırlanmasına başlanmıştır. Güçlendirme elemanları hazırlanırken, ilk olarak ankraj donatıları
için delikler delinmiş, sonra bu delikler kompresör yardımıyla temizlenmiş ve bu deliklere epoksi sıkılarak
ankraj donatıları yerleştirilmiştir. Temele yapılan ankrajlar ise, 10 mm çapında nervürlü çubuklardan yapılmış
olup, kolon bölgelerinde 70 mm aralıklarla yerleştirilmiş, orta bölümlerde ise aralıkları açılarak 100 mm ve 200
mm aralık olacak şekilde toplam 14 adet 10 mm çapında donatı yerleştirilmiştir. Kolonlarda ise, 10 mm
çapındaki ankraj çubukları bükülerek epoksi yardımıyla yerleştirilmiş ve bu çubukların aralıklarının 150 mm
olması sağlanmıştır. Kirişlerde ise, bu aralık 200 mm olarak düzenlenmiş ve yine 10 mm çapında çubuklardan
bükülerek yapılmışlardır. Ankraj çubukları yerleştirildikten sonra, perde uçlarına dışarıda imal edilen 5 adet f8
çapında boyuna donatıya 50 mm arayla enine donatı uygulaması yapılarak, numuneye yerleştirilmişlerdir. Daha
sonra hasır donatılar pencere bölümleri boş kalacak şekilde istenilen boyutlarda kesilmiş ve perdenin bir ön bir
de arka yüze olmak üzere iki adet hazırlanmış ve numuneye yerleştirilmişlerdir. Hasır donatıların uç noktalarını
birleştirmek amacıyla Ì şeklinde 10 mm çapında ve bir kolu 500 mm olan çift kollu donatılar imal edilerek perde
uç bölgelerine 150 mm arayla yerleştirilmiş ve hasır donatının bir bütün olarak çalışması sağlanmıştır.
3 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY Tablo 1. Deney numunelerinin genel özellikleri
Deney
Deney Numunesinin
No
Özellikleri
Deney Numunesinin Boyutları
Deney Numunesinin Donatı Detayları
A
900
100
750
500
A
100
1300
700
150
700
100
A-A Kesiti
2500
4φ10
etrφ6/100
4φ10
etrφ6/100
150
2500
100
B-B Kesiti
1300
700
A
A-A Kesiti
500
8φ14
etrφ8/100
2500
700
(Reference Specimen)
900
750
900
500
RS
B
100
150
6φ10
etrφ6/100
750
Çerçeve
B
B
500
1.Deney
B
150
Betonarme Boş
900
750
150
150
6φ10
etrφ6/100
1500
150
1500
150
A
100
2500
B-B Kesiti
A
φ6/150
φ6/150
B
1800
100
350
φ6/150
φ6/150
6φ10
etrφ6/100
350
150
1800
550
φ6/150
100
750
350
550
750
100
350
φ6/150
φ6/150
500
8φ14
etrφ8/100
2500
700
500
500
400
φ6/150
A-A Kesiti
1300
700
700
400
2500
550
2500
4φ10
etrφ6/100
5φ10
etrφ5.5/50
B-B Kesiti
φ6/150boyuna
φ6/150enine
550
700
550
A
A-A Kesiti
220
100
Middle Small Window)
220
(Outer Shearwall With
400
70 150
OSWMSW
B
350
350 150
150
750
Güçlendirilmiş Çerçeve
500
2.Deney
6φ10
etrφ6/100
400
400
Betonarme Perde İle
150
Düzlem Dışı
750
Pencere Boşluklu
1500
1500
150
220
150
220
400
550
2500
B-B Kesiti
A
220
6φ10
etrφ6/100
550
400
900
φ6/150
φ6/150
750
150
550
2500
700
220
400
900
500
2500
A
1300
550
φ6/150
150
700
A-A Kesiti
100
70 150
8φ14
etrφ8/100
4φ10
etrφ6/100
5φ10
etrφ5.5/50
φ6/150boyuna
φ6/150enine
550
220
700
750
φ6/150
2500
φ6/150
φ6/150
500
500
150
900
750
OSW2P
100
400
2500
B-B Kesiti
4 550
700
900
150
6φ10
etrφ6/100
500
Güçlendirilmiş Çerçeve
550
φ6/150
φ6/150
100
Perde İle
2 Pieces)
550
150
Betonarme
(Outer Shearwall With
400
750
Düzlem Dışı İki
3.Deney
550
150
220
2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY 2.3. Deney Düzeneği ve Ölçüm Tekniği
Deney numuneleri 1000 kN basma, 500 kN çekme kapasiteli bir hidrolik silindir vasıtasıyla yüklenmiştir.
Hidrolik silindire yük ölçümü için yük hücresi (loadcell) bağlanması gerektiğinden, hidrolik silindirin ucuna yiv
açılmıştır. Bu sayede hem basınçta hem de çekmede yük hücresi-loadcellden yük verileri bilgisayar ortamına
aktarılabilmiştir. Hidrolik silindirin ucuna bağlanan yük hücresi kapasitesi basma ve çekmede 500 kN’dur. Yük
hücresi bir plakaya bağlanmış ve bu plakanın ucuna mafsallı bir sistem yapılarak numunenin alt ve üst katlarında
oluşabilecek farklı deplasmanlarda sistemin serbestçe hareket edebilmesi amaçlanmıştır. Bu mafsal, 300x300
mm kesitinde 1500 mm boyunda bir kutu profile üst kat kirişinin ortası hizasından 300 mm aşağıya ve alt kat
kirişinin ortası hizasından 600 mm olacak şeklide kaynaklanmıştır. Böylece, kat yüksekliği 900 mm olan
numuneye toplam yatay yükün 2/3’ü üst kata, 1/3’ü ise alt kata olmak üzere yük aktarılması sağlanmıştır.
Literatürdeki bazı araştırmalarda, yükleme sistemindeki sorundan kaynaklı olarak, böyle sistemlerde alt katın
tamamen hasar gördüğü ve üst katta herhangi bir hasarın meydana gelmediği, hatta çatlak oluşumunun bile
gözlenmediği görülmüştür. Bu durumu engellemek için kutu profil doğrudan numuneye bağlanmamış, alt ve üst
katlar hizasından mafsallı plakalar konularak deprem etkisi tam olarak verilmeye çalışılmıştır. Rijit çelik profil,
mafsallar vasıtasıyla numune kat hizalarından bağlanmıştır. Kat hizalarında kirişlere paralel şekilde yerleştirilen
transmisyon milleri ile yükün çekme çevrimlerinde de uygulanması sağlanmıştır. Eksenel yük ise iki adet
hidrolik silindirle ve bu yükü okumak için iki adet yük hücresi kullanılarak oluşturulan eksenel yük sistemi
vasıtası ile uygulanmıştır. Artan yatay deplasmanlar altında uygulanan eksenel yükün artmaması için eksenel
yük sisteminin numune üstü ile birlikte hareket etmesi gerekmektedir. Bu nedenle, döşeme tabanına özel bir
makara sistemi yerleştirilmiştir. Laboratuvar tabanına mafsal ve makaralar ile mesnetlenen transmisyon milleri
dikey olarak numune üstüne yerleştirilen hidrolik silindir ve yük hücrelerinin içinden geçmektedir. Alt taraftan
makara sistemine bağlı olan mil “+” şeklinde kutu profilin içinden geçmektedir. Yük hücresi ve hidrolik
silindirin içinden geçen mil vidalarla sıkıştırılarak sabitlenmiştir. TS500’e göre kolon olarak boyutlandırılıp
donatılacak taşıyıcı sistem elemanlarında, kapasitenin en az %10’u kadar eksenel yük uygulanması
gerektiğinden, numunelerin kolonlarındaki eksenel yük düzeyinin, kapasitenin %20 ‘si civarında olması
hedeflenmiştir. Temelin hareketini engellemek amacıyla “I” profilden teşkil edilen payandalar kullanılmış ve bu
payandalar ile temel arasına hidrolik silindir konularak temel sıkıştırılmıştır. Ayrıca, numunelere uygulanan
tersinir-tekrarlanır yükler altında potansiyometrik cetvellerin (LVDT) oynamaması için kutu profillerden bir
iskele yapılmıştır. Bu iskele de laboratuvardaki rijit döşemelere çelik miller vasıtasıyla sabitlenmişlerdir.
Deneylerde uygulanan yük miktarı, yük hücreleri vasıtası ile okunmuştur. Yatay yük için bir adet, eksenel yük
için de iki adet 500 kN kapasiteli yük hücreleri kullanılmıştır. Yük hücrelerinde bulunan yivler sayesinde, basma
ve çekmede ulaşılan yükler okunabilmekte ve bilgisayar ortamına aktarılabilmektedir.
Yapılan deneylerde, deplasmanlar elektronik deplasman ölçüm aletleri LVDT kullanılarak ölçülmüştür. Alınan
ölçümler, yük değerleri ile birlikte data toplayıcı aracılığıyla bilgisayara aktarılıp, bilgisayarda kullanılan yazılım
vasıtasıyla kaydedilmiştir. Deplasman ölçümleri için 5 adet LVDT kalibre edilmiştir. Her bir kata ikişer adet
olmak üzere toplam 4 adet LVDT kat kirişi hizasından yerleştirilmiştir. Diğer LVDT ise, temelde oluşabilecek
hareketleri ölçmek amacıyla temele yerleştirilmiştir. Deneylerde üst kata bağlanan LVDT ’ler 300 mm, orta kata
bağlanan LVDT ’ler 200 mm, temele bağlanan LVDT ise 150 mm ’lik bir okuma yapabilmektedir. Şekil 1’de bir
deneye ait yükleme düzeneği, yük hücresi ve LVDT yerleşimi gösterilmiştir.
Deney sonunda yük hücresi ve LVDT’lerden elde edilen sonuçlara göre numunelerin histerezis ve zarf eğrileri,
rijitlikleri ve enerji tüketme kapasiteleri incelenmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır.
5 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY Y¸ k h¸ cresi
(Loadcell)
Hidrolik
Silindir
Eksenel Y¸ k
Sistemi
Mafsal
Y¸ k h¸ cresi
(Loadcell)
LVDT-1
LVDT-2
Hidrolik
Silindir
Y¸ k Da ˝tma
Aparat˝
Destek profilleri
LVDT-3
LVDT-4
Rijit
Duvar
LVDT-5
Rijit Dˆ ˛eme
Hidrolik
Silindir
Y¸ ksek Dayan˝ml˝
Ba lant˝ « ubuklar˝
Şekil 1. Yükleme düzeneği ve ölçüm tekniği
3. ARAŞTIRMA SONUÇLARI
Test edilen deney numuneleri, depremde oluşacak üçgen yük dağılımı prensibiyle 2. kata 2 birim, 1. kata 1 birim
yük gelecek şekilde yüklenmiştir. Tüm deneylerde yüklemeye önce yük kontrollü olarak başlanmış, yük
deplasman eğrisi yatay konuma döndüğünde yani nominal akma sınırına ulaşıldığı zaman, deplasman kontrollü
olarak devam edilmiş ve deney elemanında büyük hasarlar meydana gelenceye kadar deneyler devam
ettirilmiştir. Deney numunelerinde nominal akma sınırına ulaşıldıktan sonra, güçlendirilmiş elemanlarda
yaklaşık 5 mm, boş çerçevede ise 10 mm deplasman artışları ile deplasman kontrollü olarak deneye devam
edilmiştir. Tüm deney numunelerine eksenel yük olarak her bir kolon için 43 kN olacak şekilde, toplam 86 kN
yük verilmiştir.
Yapılan bu deneysel çalışmada, deney esnasında oluşan çatlaklar her kademede işaretlenerek numaralandırılmış
ve fotoğraflanmıştır. Deney numunelerinin deneyde uygulanan son çevrimden sonraki durumu fotoğraflanarak
oluşan hasarlar tesbit edilmiş ve ayrıca, bilgisayar ortamında da oluşan çatlaklar ve hasarlar çizilmiştir. Deney
elemanlarının deney sonu görünümü Şekil 2’de verilmiştir.
(a)
(b)
(c)
Şekil 2. Deney numunelerinin deney sonu görünümü (a) RS (b) OSWMSW (c) OSW2P
6 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY Referans deney olan ilk deneyde (Betonarme boş çerçeve-RS), çatlaklar genel olarak kolon- kiriş birleşim
bölgeleri ile temel ve kolonların birleşim bölgelerinde meydana gelmiştir. Deney ilerledikçe, artan yükle birlikte
ilk oluşan çatlakların açıldığı görülmüş ve kuvvetli kiriş-zayıf kolon oluşumu gözlenmiştir. Bu deneyde, S101
kolonunda kesme çatlağı oluşmuş ve numune düşey stabilitesini kaybedince deney sonlandırılmıştır. Deney
numunesinde ulaşılan maksimum yatay yük ileri-pozitif çevrimde 29.67 kN ve karşılık gelen tepe deplasmanı
44.22 mm, geri-negatif çevrimde -37.88 kN ve karşılık gelen tepe deplasmanı -41.74 mm dir.
İkinci deneyde (Pencere boşluklu düzlem dışı betonarme perde ile güçlendirilmiş çerçeve-OSWMSW), ilk
çatlaklar güçlendirme perdesinin temel ile birleştiği bölgelerde ve pencere kenarlarında meydana gelmiştir.
Özellikle pencere köşelerinden başlayan çatlakların pencere altlarına doğru ilerlemesiyle pencerenin altındaki
beton tabakası dökülmüştür. Deney sonuna yaklaşıldıkça kolon kiriş birleşim bölgesinde, temel ile güçlendirme
perdesinin birleşim bölgesinde ve özellikle pencere altlarında büyük hasarlar meydana gelmiş ve deney
sonlandırılmıştır. Bu deney numunesinde, RS numunesine göre çok daha fazla yatay yüke ulaşılmış, ancak,
süneklik önemli ölçüde azalmıştır. Deney numunesinin maruz kaldığı maksimum yatay yük ileri-pozitif
çevrimlerde 241.52 kN ve karşılık geldiği tepe deplasmanı 21.65 mm, geri-negatif çevrimlerde -244.21 kN ve
karşılık geldiği tepe deplasmanı –32.57 mm’dir.
Üçüncü deneyde (Düzlem dışı iki betonarme perde ile güçlendirilmiş çerçeve-OSW2P) ise, numunedeki ilk
çatlaklar temel ile güçlendirme perdelerinin birleştiği yerlerde meydana gelmiştir. Deney sonuna doğru
güçlendirme perdesi ile betonarme çerçeve ve temel arasındaki ankrajlarda sıyrılmalar oluşmuş ve düşey stabilite
kaybolunca deney sonlandırılmıştır. Bu deneyde süneklik, OSWMSW numunesine göre ise artmıştır. Deney
numunesinin maruz kaldığı maksimum yatay yük ileri-pozitif çevrimlerde 153.55 kN ve karşılık geldiği tepe
deplasmanı 21.67 mm, geri-negatif çevrimlerde -150.97 kN ve karşılık geldiği tepe deplasmanı –31.87 mm’dir.
Bu veriler ışığında tüm numuneler için oluşturulan, toplam yatay yük- tepe deplasmanı zarf eğrileri grafikleri,
tüketilen enerji grafikleri ve rijitlik grafikleri Şekil 4’te aynı eksen takımı üzerinde, histerezis eğrileri ise Şekil
3’te verilmiştir.
(a)
(b)
(c)
Şekil 3. Deney numunelerinin histerezis eğrileri (a) RS (b) OSWMSW (c) OSW2P
7 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY (a)
(b)
(c)
Şekil 4. Deney sonu grafikleri (a) Toplam yatay yük-tepe deplasmanı zarf eğrisi (b) Rijitlik (c) Tüketilen enerji
Referans deney numunesinin dayanımı, güçlendirme ile büyük ölçüde artmıştır. Buna göre, dayanımı en fazla
olan numune pencere boşluklu numune, dayanımı en az olan numune ise referans numunedir. Dayanımlardaki
artış, yüzde olarak, referans numuneye (RS) göre OSWMSW numunesinde pozitif çevrimlerde % 716, negatif
çevrimlerde % 545; OSW2P numunesinde ise pozitif çevrimlerde % 419, negatif çevrimlerde % 299 dır. Ayrıca
en yüksek dayanıma sahip olan OSWMSW numunesi, OSW2P numunesinden pozitif çevrimlerde % 57, negatif
çevrimlerde ise % 62 daha fazla dayanım göstermiştir.
Yapılan güçlendirmelerin başlangıç rijitliğine etkisi incelendiğinde, ilk dayanım rijitliği küçükten büyüğe doğru
sırasıyla; referans numune, 2 perdeli numune ve pencere boşluklu tam perdeli numune olarak belirlenmiştir.
Çevrim rijitlikleri tüm numuneler için ilerleyen deplasmanlarda azalmakta ve yaklaşık 60 mm tepe
deplasmanında birleşmektedir.
Deney sonuçları enerji tüketimi bakımından değerlendirildiğinde ise, elde edilen enerji tüketim değerleri
büyükten küçüğe doğru sırasıyla; pencere boşluklu tam perdeli numune, 2 perdeli numune, referans numune
şeklinde tespit edilmiştir.
4. SONUÇLAR
Bu çalışmada, güçlendirme için yapılan perde duvarlar düzlem dışına yerleştirilerek, güçlendirme süresince
yapıların boşaltılmasına gerek kalmaması ve ekonomik kayıpların en aza indirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmadaki
güçlendirme uygulaması ile güçlendirme elemanlarındaki pencere boşluklarının etkisi de incelenmiştir.
Güçlendirme perdesinde bulunan boşluklar, dayanımda azalmaya sebep olmakla birlikte, referans numuneye
perde duvar ilavesi ile referans numunenin deprem dayanımında, yanal rijitliğinde ve enerji yutma
kapasitelerinde oldukça büyük artışlar gözlenmiştir. Sınırlı sayıdaki bu deneyler ışığında, elde edilen sonuçlara
dayanılarak, düzlem dışı perde duvar ilavesi ile güçlendirme uygulamasının, dayanım, rijitlik ve enerji yutma
kapasiteleri bakımından uygulanabilir bir seçenek olduğu düşünülmektedir.
8 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
25-27 Eylül 2013 – MKÜ – HATAY KAYNAKLAR
TDY, (2007). Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Deprem bölgelerinde yapılacak binalar hakkında yönetmelik 2007,
TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi, Yayın No: İMO/09/01, İzmir.
Ünal, A. (2010). TDY 2007’ye Göre Tasarlanmamış Betonarme Çerçevelerin Düzlem Dışı Perde Duvarla
Güçlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Selçuk Üniversitesi, Konya.
Unal, A., Kaltakci, M. Y., Balik, F. S., Korkmaz, H. H., Bahadir, F. , Korkmaz, S. Z., Kamanli, M. (2013).
Strengthening of Reinforced Concrete Frames Not Designed According to TDY2007 With External Shear Walls.
The 4th International Conference on Multi-Functional Materials and Structures, Bangkok, Thailand.
9