5. Prefabrike yapılar örnek çözüm

Prefabrik yapıların tasarımı, temelde geleneksel betonarme
yapıların tasarımı ile benzerdir.
Tasarımda kullanılan şartname ve yönetmelikler de prefabrik
yapılara has bazıları dışında benzerdir.
Prefabrik yapılar, üretim ve montaj koşullarına bağlı olarak
daha fazla parametre, yapısal durum ve detay içerirler.
Örneğin bir kolon üretim esnasında bir kiriş gibi davranmak
durumunda kalabilir, montaj sırasında ise bir süre için de
olsa, bir çerçevenin parçası değil, konsol kolon davranışı
göstermesi beklenebilir.
Prefabrik yapılar, üretim tesislerinde üretildikleri için
daha yüksek dayanımlı beton sınıfları kullanılması,
daha iyi kalıplama ve vibrasyon yapılabilmesi
mümkündür.
Üretimler kapalı alanlarda ise olumsuz hava
koşullarından etkilenmeleri de söz konusu değildir.
Yerleşik kalıp sistemleri üretimlerde ön germe ve / veya
art germe teknolojilerinin kolaylıkla kullanılmasına
olanak verir. Bu teknolojiler sayesinde daha ekonomik
kesitler ile daha büyük yükler taşınabilir veya daha
büyük açıklıklar geçilebilir.
Prefabrik yapıların tasarımında kullanılan şartnameler
ve yönetmelikler;
TS 500 – Betonarme Yapıların
Tasarımı ve Yapım Kuralları
TS 498 – Yapı Elemanlarının
Boyutlandırılmasında
Alınacak
Yüklerin Hesap Değerleri
TS 3233 – Ön gerilmeli Beton
Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları
TS 9967 - Yapı Elemanları Taşıyıcı
Sistemler
ve
Binalar-Prefabrike
Betonarme
ve
Ön
gerilmeli
Betondan-Hesap Esasları ile İmalat
ve Montaj Kuralları
TS 648 – Çelik Yapıların Hesap ve
Yapım Kuralları
Deprem
Bölgelerinde
Yapılacak
Yapılar Hakkında Yönetmelik 2007
Bu şartname ve yönetmelikler
dışında, malzemeler ile ilgili çeşitli
standartlar,
özel
şartname
ve
yönetmelikler kullanılır.
Tasarımda
bu
dokümanların
barındırmadığı bazı özel durumlar ile
karşılaşılabilir. Bu gibi durumlarda
yardımcı doküman olarak yabancı
kaynaklı
yönetmelik
ve
standartlardan da faydalanılabilir.
TS EN 1991 – Yapılara Olan Etkiler
TS EN 1992 – Beton Yapıların Tasarımı
TS EN 1993 – Çelik Yapıların Tasarımı
TS EN 1998 – Depreme Dayanıklı
Yapıların Tasarımı
ACI
318
–
Building
Code
Requirements for Structural Concrete
and Commentary
Özel durumlar için geçerli mevcut ACI
yönetmelikleri,
PCI – Prekast Beton Enstitüsü Tasarım
El Kitapları
AISC – Çelik Yapılar ile ilgili çeşitli
standartlar
TS 500 – Malzeme katsayıları, yük kombinasyonları,
tasarım metotları
Deprem Yönetmeliği – Depreme dayanıklı
tasarımı parametreleri ve tasarım metotları
yapı
TS 3233 – Ön gerilmeli beton yapı elemanları tasarım
metotları
Gerçeğe en yakın matematiksel model ileri düzey
yazılımlar ile oluşturulur.
Yapıya etkiyen
tanımlanır.
yükler
ve
yük
kombinasyonları
Zemin etüt raporu mutlaka olmalıdır.
Zemin sınıfı, yatak katsayısı, zemin emniyet gerilmesi,
Deprem bölgesi, etkin yer ivme katsayısı, hareketli yük
katılım katsayısı,
Mutlaka tanımlanmış olmalıdır.
Yapı Önem Katsayısı doğru seçilmelidir.
Yapı Davranış Katsayısı (R) prefabrik yapılar için
geleneksel sistemlerden farklıdır. (TDY Tablo 2.5)
Deprem yüklerinin tamamının tersinir
taşıyabilen çerçevelerle taşındığı yapı
(Geleneksel Betonarme Yapı Benzeri)
Normal Sünek R=4
Yüksek Sünek R=7
Geleneksel Betonarme R=4
Geleneksel Betonarme R=8
moment
Tek katlı, üst bağlantıları mafsallı kolonlar ile deprem
yüklerinin taşındığı yapılar.
Normal Sünek izin verilmez
Yüksek Sünek R=3
Deprem yüklerinin tamamının perdeler ile taşındığı,
çerçeve bağlantıları mafsallı yapı.
Normal Sünek izin verilmez
Yüksek Sünek R=5
Deprem yüklerinin tersinir moment
çerçeveler ve perdeler ile taşındığı yapı.
(Geleneksel Betonarme Benzeri)
Normal Sünek R=3
Yüksek Sünek R=6
Geleneksel Betonarme R=4
Geleneksel Betonarme R=6 - 7
aktarabilen
Tek katlı, üst bağlantıları mafsallı kolonlar ile deprem
yüklerinin taşındığı yapılarda ara kat varsa;
Bina oturma alanının %25’ini geçmeyecek alanda tek
bir ara kat mafsallı/monolitik bağlantılar ile yapılabilir.
Yüksek Sünek R=3
Kolonları üstten mafsallı tek katlı çerçevelerin, en üst
katta kullanıldığı çok katlı yapılar için iki farklı R değeri
kullanılır.
Üst kat için Rüst=3 ve alt katlar için Ralt=7
A - Tasarıma tüm yapı için R=7 seçilerek başlanır. Azaltılmış ve
etkin göreli kat ötelemeleri hesaplanır.
B - En üst katın iç kuvvetleri R=7 durumu ile hesaplanan iç
kuvvetlerin Ralt / Rüst oranı ile çarpımı ile hesaplanır.
C – Alt katların iç kuvvetleri hesaplanan iç kuvvetlerdir.
Ancak en üst kat için hesaplanan kolon mesnet reaksiyonları
(1 – Rüst / Ralt) ile çarpılarak alttaki katların sistemine etki
ettirilerek ayrıca hesaplanır.
Deprem Yönetmeliğimizin düzensiz yapı şartları mutlaka
kontrol edilmelidir.
Yapı deplasmanları, göreli kat ötelemeleri kontrol edilmelidir.
Deprem Yönetmeliği Madde 3.12 – Prefabrike binalara ilişkin
özel koşullar.
Yapım sıralamasına göre yüklerin düzenlenmesi, taşıyıcı
sistemin gözden geçirilmesini gerekli kılar.
Geleneksel betonarme binalarda da bu durum söz konusu olsa
da prefabrik yapılarda etkileri daha önemlidir.
Örneğin;
Ara katlı bir binada çok noktadan tutulu bir kolon montaj
esnasında geçici de olsa önce konsol daha sonra da mafsallı
bağlantılı hallerde bulunur. Tüm birleşimler tasarlandığı gibi
yapıldığında nihai durumunu alır.
1.Aşama
2.Aşama
3.Aşama
4.Aşama
Konsol
Üstten mafsallı
2 noktadan mafsallı Nihai durum
Yapım sıralamasına göre zati yükler, montaj esnasında ortaya
çıkan yükler, servis esnasında ortaya çıkan yükler ayrı ayrı
tanımlanmalıdır.
Montaj esnasında zati yükler:
•Kiriş + döşeme.
•Yapısal kaplama betonu
prizini
alıp
ankastrelik
sağlayana
kadar
zati
ağırlığından oluşan yükler.
Ankastrelik
sağlandıktan
sonra servis yükleri.
Kar,
Deprem,
Mimari Kaplamalar,
Tesisat yükleri,
Geleneksel betonarme yapılara benzer şekilde ;
•Kolon ve kiriş kesme kontrolleri,
•Sehim kontrolleri (Ön gerilmeli elemanlarda zamana bağlı
artışlar göz önüne alınır),
•Güçlü kolon zayıf kiriş kontrolleri,
•Kuşatılmış kolon kontrolleri,
•Kısa kolon varsa ilgili kontroller,
•Yapı elemanlarında burkulma kontrolleri,
•İkinci mertebe etkileri kontrolleri ve moment büyütme,
•Dilatasyon gerekliliği kontrolü,
Guse (kısa konsol) hesapları TS 500 bölüm 8.4’de verilen
şekilde yapılır.
İnceltilmiş uç hesapları TS 9967 Bölüm 4.3.5.1.6’ya göre
yapılır.
Prefabrik yapılarda Deprem Yönetmeliği Bölüm 2. gereğince
deprem yüklerinin temel zeminine güvenli bir şekilde
aktarılabilmesi için, tüm kolonlar her iki aks yönünde de
birbirlerine kirişler ile bağlanmalıdır.
TPB’de bu konuda yaptığı çalışmalar sonucunda her iki yönde
kolonları birbirlerine bağlayan kirişlerin taşıyıcı yapı sistemi
içinde bulundurulması sonucuna varmıştır.
Bu sayede rijit diyafram oluşturan döşemeler, deprem yüklerini
kirişlere, kirişlerde kolonlara düzenli bir şekilde aktarabilir.
Döşeme Kirişi
Prekast
Döşeme
Kolon
Tali Kiriş
Prefabrik döşemeler genellikle tek
yönde çalışan döşemelerdir.
Bu döşemeleri taşıyan kirişler Ana
Kiriş veya Döşeme Kirişi olarak
adlandırılabilir.
Bu
kirişler
döşemeleri ve üzerlerindeki tüm
yükleri taşır. Aynı zamanda bir
yönde moment aktaran çerçeveleri
oluşturur ve yatay yükleri de
taşırlar.
Diğer yönde moment aktaran
çerçeveler oluşturan kirişler de
yatay yüklerini taşıyan kirişlerdir.
Bu kirişler de Tali Kiriş, Deprem
Kirişleri veya Rijitlik Kirişleri olarak
adlandırılabilir.
Islak Kaynaklı Birleşim
Mekanik - Kaynaklı Birleşim
Art Germeli Birleşim
Art Germeli Birleşim
Islak Birleşim
Prefabrik yapılarda moment aktaran birleşimler önem
kazanmaktadır. Bu bölgelerde en sık kullanılan birleşim ıslakkaynaklı birleşimdir.
Kaynak bölgesinde;
•Kaynakların kalitesi,
•Seçilen elektrot tipinin kullanılması,
•Kaynak boyları,
•Kaynak şekilleri,
•Kaynak yapan ehil kişilerin olması çok önemlidir.
Islak döküm bölgelerde ve ıslak birleşimlerde;
•Döküm yapılan bölgenin temizliği,
•Seçilen donatıların yapım kurallarına uygun yerleştirilmesi,
•Dökülen betonun vibre edilmesi,
•Kesinlikle boşluk kalmaması çok önemlidir.
Bu tip birleşimlerde kullanılan donatıların birleşimde bırakılan
yerlerde olması, bu boşluklara sığması çok önemlidir. Moment
aktaran bu birleşimlerde boyuna donatılar mutlaka etriyeler ile
sarılmalıdır.
Prefabrik yapılarda her türlü temel uygulaması yapılabilir.
Ancak kolonların temeller ile bağlantıları geleneksel yapılardan
farklıdır.
Prefabrik kolonlar, temellerin üzerinde bulunan yuvalara /
soketlere yerleştirilerek birleştirilir.
Yuva / Soket tasarımları ile ilgili detaylı hesap esasları
TS 9967’de verilmiştir.
Ön gerilmeli teknolojisi sayesinde daha narin kesitler ile daha
fazla yük taşınabilmekte veya daha büyük açıklıklar kolaylıkla
geçilebilmektedir.