BETONARME BNALARIN GLENDRLMES A Elemanlarn kapasitelerinin arttrlmas dayanm

BETONARME BİNALARIN GÜÇLENDİRİLMESİ A) Elemanların kapasitelerinin arttırılması (dayanım ve şekildeğiştirme) • Kesme dayanımının arttırılması • Basınç dayanımının arttırılması • Eğilmede şekildeğiştirme kapasitesinin arttırılması • Bindirme boyu yetersizliklerinin giderilmesi • Betonarme manto • Çelik manto • LP sargılama B) Taşıyıcı sistem kapasitesinin arttırılması • Yerinde dökme betonarme perdelerle güçlendirme • Dış çerçeveler ekleme • Yğma dolgu duvarların güçlendirilmesi • Kütle azaltma • Enerji sönüm cihazları yerleştirme Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ • Zayıflıkların giderilmesi: kısa kolonlar, yumuşak kat, iç kuvvet aktarmada süreksizlikler

8. ONARIM VE GÜÇLENDİME PROJE KRİTERLERİ 17 Ağustos 1999 tarihli Marmara Depremi sonrasında depremde hasar gören yapıların onarım ve güçlendirilmesi gündeme gelmiştir. Deprem sonrasından bugüne kadar yurdumuzun çeşitli illerinde yapıların deprem dayanıklılığı analizlerinin yapılması ve depreme karşı güçlendirilmesi çalışmaları devam etmektedir. Onarım ve güçlendirme uygulaması kadar projelendirme de üzerinde hassasiyetle çalışılması gereken, ileri mühendislik bilgisi gerektiren bir konudur. İNCELEME SAFHASI Geoteknik Etüt Onarım ve güçlendirme projesi yapılacak olan bir yapıda öncelikle kapsamlı geoteknik etütlerin yapılması gerekmektedir. Geoteknik etütlerde, projecinin tasarım ve hesaplarında kullanılmak üzere en az zemin sınıfı, zeminin emniyetli taşıma gücü, zemin yataklanma katsayısı, zemin hakim titreşim periyodu parametreleri ve bu parametrelerin bulunmasında kullanılan laboratuvar deney sonuçları bulunmalı ve bu konusunda uzman bir inşaat mühendisi tarafından tetkik edilmelidir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Röleve Mevcut yapının varsa projeleri temin edilmeli, projeleri bulunmayan yapıların taşıyıcı sistem röleveleri ve mimari röleveleri çıkarılmalıdır. Bu röleveler üzerinde yapının hasar gören taşıyıcı elemanlarının hasar durumları işlenmeli ve proje üzerinde gösterilmelidir. Malzeme Kalitesinin Tanımlanması Onarım ve güçlendirme projesi yapılacak olan yapının mutlaka mevcut malzeme kalitesinin tanımlanması gerekmektedir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Beton Kalitesi Tespiti: Beton kalitesinin tanımlanması; yapının mevcut beton kalitesinin doğru olarak tanımlanması, yapıdan karot numunesi alınması ile mümkündür. Yapıdan karot numuneleri alımında ve test edilmesinde TS-10465’in bütün kaidelerine uyulmalı, ayrıca karot alınırken taşıyıcı elemanlara hasar vermemek amacıyla kolonlardan moment sıfır noktasından, perdelerde gövde bölgesinden, kirişlerde çekme bölgelerinden numune alınmalıdır. Karot numuneleri laboratuvar ortamında serbest basınç deneyine tabi tutulduktan sonra projeci tarafından TS-10465’e göre değerlendirilerek mevcut beton basınç dayanımı bulunmalı, deney sonuçları ve değerlendirme raporu proje ekinde verilmelidir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Döşemeden numune alınışı Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ Döşemeden numune alınmış hali

Donatı Kalitesi ve Miktarının Tespiti: Onarım ve güçlendirme projesi yapılacak olan yapının mevcut betonarme projeleri bulunmuyorsa yapının düşey taşıyıcı elemanlarının donatı adet ve çapları profometre ile tespit edilmeli veya düşey ve yatay taşıyıcı elemanların belirli bölgelerinde paspayları kaldırılarak mevcut yapının donatı rölevesi çıkarılmalı ve mevcut röleve planlarına işlenmelidir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Aşırı Sehim Kontrolü Betonarme yapılarda kiriş ve döşemelerde izin verilebilecek açıklık (L) sehim miktarı L/200 (Zaitsev, Ovsyannikov ve Prommyslov 1986) olarak verilmektedir. Burada L= elemanın açıklığıdır. Amerikan Betonarme Yönetmeliğine göre (AC 1 318 -83) ise bu miktar L/240 oranı ile verilmektedir. Eğer döşeme ve kirişlerde bu miktarı aşan açıklık sehimleri varsa elemanın çatlağı yoksa bile kullanma açısından problemli olduğu anlaşılacaktır. Genellikle aşırı sehim Bölüm 2. 3. 8'de anlatıldığı gibi döşemenin narin ve ince olmasının sonucudur. Bu tip aşırı sehimleri olan döşemelerde titreşimler de kullanıcıları rahatsız edebilecek boyutlarda olmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

YÜKLEME DENEYLERİ Yapı elemanlarının projesine göre tasarlanıp yapılmış, olup olmadığının bir başka kontrolü yükleme deneyleridir. Amerikan Betonarme Yönetmeliği (ACI-318)'ne göre eğilme elemanlarında yükleme deneyleri aşağıda belirtilen biçimde yapılmalıdır: • Deney elemanın yapımından 56 gün sonra ya da daha uzun bir süre geçmiş olmalıdır. • Yükleme deneyine başlamadan 48 saat önce deney yükü dışında henüz uygulanmamış hareketsiz yüklerin etkisini yaratacak bir yük uygulanacaktır. Örneğin döşeme kaplamasının getireceği yük gibi. • Uygulanacak deney yükü, etkimekte olan hareketsiz yükler de dahil olmak üzere 0. 85 (1. 4 D + 1. 7 L) kadar olacaktır ve yaklaşık 4 eşit kademe ile artırılarak uygulanacaktır. Burada D hareketsiz yük, L hareketli yüktür. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

• Yük 24 saat uygulandıktan sonra sehimler okunacaktır. Daha sonra yükler kaldırıldıktan 24 saat sonra yeniden sehimler okunacaktır. • Eğer, kiriş ve döşemenin maksimum sehimi dmaks=(L 2)/(8000 t)'den fazla ise, yük boşaltılmasından 24 saat sonra bu sehimin en az % 75'i giderilmiş olmalıdır; eğer dmaks= (L 2)/(8000 t)’den az ise sehim azalımı koşulu aranmaz. Burada L akstan aks açıklık ya da temiz açıklık artı eleman derinliği, yada döşemenin küçük açıklığıdır. Konsol kirişlerde L = 2 L olarak alınır, t ise elemanın kalınlığıdır. İlk yüklemeden sonra % 75 sehim azalması olmamış ise, yükleme deneyi tekrarlanır. En az yük boşaltmadan 72 saat geçmelidir. Tekrar yüklemede yapı herhangi bir kırılma belirtisi göstermemelidir. İkinci yüklemede sehim azalımı % 80'den az olmamalıdır. • Eğilme eleman olmayan elemanlarda, kolon ve perde gibi, yükleme deneyi yerine analitik hesap yöntemleri uygulanmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

9. PROJELENDİRME AŞAMASI Binanın deprem güvenliğinin yeterli olmadığı tespit edildikten sonra, güçlendirme projesinin hazırlanma ilkelerinin belirlenmesi gerekir. Binanın güçlendirilmesine karar verilmesinde, binanın mevcut mimari ve kullanım durumu yanında, muhtemel güçlendirme maliyeti de etkili olur. Güçlendirme işleminin geçerli deprem yönetmeliği kurallarına göre yapılması gerekir. Depremde hasar gören betonarme bir yapının güçlendirmesinde, taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi esas alınmalıdır. Bir güçlendirme projesini aşağıda inceleyelim. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

9. 1. DÜŞEY YÜKLER ALTINDA HASAR GÖRMÜŞ BETONARME BİR YAPIDA GÜÇLENDİRME PROJESİ ÖRNEĞİ Güçlendirme çalışması, Türkiye Şeker Fabrikaları A. Ş. Genel Müdürlüğünün Afyon Makine Fabrikası yemekhane binasında yapılmıştır. Yapı, zemin ve bir normal kattan oluşmaktadır. Zemin kat çok amaçlı depo, normal kat ise yemekhane olarak kullanılmak üzere inşa edilmiştir. Yapı oturum alanı 400 m 2 dir. Normal kat döşemesi, kenarlarda ve yapı içinde yer alan zemin kat betonarme kolonlarına taşıtılırken çatı kat döşemesi kaset döşeme olarak planlanmış ve sadece kenar kolanlarının devamı olan sisteme taşıtılmıştır (yapı içi kolonları fonksiyonel kaygılarla çatı katta (2 katlı olduğu için, normal kat) devam etmemiş) Yemekhane katının 400 m 2 alanlı açıklığı bu çözümle geçilmiştir. Bu nedenle özellikle dış kolon kesit tesirlerinin fazla olduğu sonucuna varılmıştır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yapı temel zemini olan “ Sarı renkli killi SİLT “ tabakası zamana bağlı deformasyon yapabilme özelliğine sahip olup taşıma gücü oldukça düşüktür. Seçilen tekil temel sistemi sonucunda, temel zemini özelliklerine ve düşey yüklere bağlı olarak oluşan farklı oturmalar nedeniyle, betonarme taşıyıcı elemanlarda hasar meydana gelmiştir. Yapı ve temel zemini ile ilgili yerinde inceleme ve araştırmalar yapılarak yapı hasar noktaları ve zemin özellikleri tespit edilmiş, meydana gelen hasar nedenleri belirlenmiştir. Temel zemini için zemin iyileştirme ve yapı için güçlendirme projesi hazırlanmıştır. Kiriş ve kolon enine donatıları projede minimum φ8/20 iken daha seyrek olarak konulduğu tespit edilmiştir. Plan üzerinde D-D aksındaki S 112 ve S 114 kolonlarında kesmeden dolayı kolon uç kısımlarında ezilmeler meydana gelmiştir. Ayrıca S 107, S 108, S 109, S 117, S 118 ve S 119 kolonlarında küçük boyutta çatlaklar gözlenmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ K 140 S 107 K 148 S 109 K 139 K 147 S 112 K 115 S 114 K 116 K 138 K 146 S 117 S 118 S 119 ŞEKİL 1. Mevcut yapı zemin kat kalıp planı

Zeminde meydana gelen farklı oturmalardan dolayı zemin kat kirişlerinde hasarlar meydana gelmiştir. Kiriş hasarlarının sayısı ve çatlak genişliği, kolon hasarlarına göre çok daha fazladır. Kiriş hasarları zemin kat kalıp planında ( Şekil 1 ) de K 115, K 116, K 138, K 139, K 140, K 146, K 147 ve K 148 kirişlerinde kesme ve eğilme çatlağı olarak meydana gelmiştir. Bunun dışındaki kiriş hasarları kılcal çatlak seviyesinde kalmıştır. Ayrıca düğüm noktalarında enine donatı sıklaştırmasının yapı genelinde yapılmadığı da gözlenmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Normal kat kalıp planı Şekil 2 ‘de gösterilmiştir. Bu katta kolon ve kiriş hasarları bulunmayıp sadece birkaç kolon-kiriş düğüm noktasında kılcal çatlaklar oluşmuştur. Betonarme yapı çerçeveli bir sistem olarak imal edilmiştir. Yapı için verilen kalıp planlarına göre planda x-x ve y-y yönünde aks sürekliliği mevcuttur. Bina x-x ve y-y yönünde simetriktir. Ancak zemin katta mevcut olan iç bölge kolonları normal katta devam ettirilmemiştir. Bu yük dağılımı açısından önemlidir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ Şekil 2. Mevcut yapı normal kat planı

Yapı temel sistemi, tekil temel ile oluşturulmuş ve bağ kirişleri ile birbirlerine Şekil 3 de verildiği gibi bağlanmıştır. Zemin emniyet gerilmesi mevcut hesaplarda σzem = 20 t/m 2 olarak alındığı, ayrıca bir zemin etüdü yapılmadığı belirlenmiştir. Yapı yüzeyinde iki katta devam eden düşey duvar çatlakları tespit edilmiştir. Bu çatlakların zemindeki kısmi çökmelere bağlı olarak geliştiği tahmin edilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Ş ekil 4 - zemin kat duvar hasarı Zemin katta Şekil 4 ‘de verilen iç duvar hasarları mevcuttur. Duvarlarda yatay ve düşey çatlaklar meydana gelmiştir. Yatay çatlaklar örgü yüksekliğince ve bütün duvar uzunluğunca dağılmıştır. Düşey çatlaklar ise, boşluk üstleri ve boşluk altlarında duvar yüksekliğince devam etmiştir. Binada genel hasar değerlendirilmesi yapıldığında orta hasarlı olduğu sonucuna varılmıştır. Araştırmaya konu olan binanın temel zeminini karakterize edecek noktalarda; 14. 00 m. derinliğinde SK 1 sondajı, 14. 50 m. derinliğinde SK 2 sondajı, 12. 50 m. derinliğinde SK 3 sondajı yapılmıştır. Yapılan sondajlarda yeraltı suyuna rastlanılmamış olup gözlenen zemin profili aşağıda özetlenmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

0. 30 m. Bitkisel Toprak 0. 30 -3. 00 m. Sarı Renkli Killi Silt 3. 00 -8. 50 m. Kahverengi az Kumlu Killi Silt 8. 50 -14. 00 m. Az Çakıllı Kumlu Kahverengi Kil 14. 00 -14. 50 m. Çakıllı Killi Kum Temel altlarında yer alan sıkışabilir tabaka kalınlıklarının ve kolonlardan temellere aktarılan yüklerin farklı oluşları yapılarda farklı oturmalara yol açmıştır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Afyon İli merkez bölgesi ikinci derece deprem bölgesinde bulunmaktadır. Bölge, etkin bir deprem merkezindedir. Ayrıca civarındaki etkin bölgelerin de tesiri altındadır. Bölgede meydana gelecek bir depremde, yer altı suyunun yüksekte bulunduğu ova kısmının diğer bölgelere göre, şiddet artırıcı bir rol oynayacağı bilinmelidir. Yapılacak olan statik hesaplarda 1. derece deprem bölgesi olarak alınması daha uygundur. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

a. Temel sistemi ve yapı ile ilgili kısımların hesaplarında kullanılacak olan zemin emniyet gerilmesi değeri olarak 10. 0 ton/m 2 alınabilir. b. Temel zemini ile ilgili diğer geoteknik parametreler tablo 1. deki değerler kullanılabilir. Spektrum Karakteristik Peryotları (TA, Tb) : 0. 15 - 0. 60 Etkin yer ivmesi Katsayısı ( A 0 ) : 0. 40 c. Temel takviyesinde oturmaların önlenmesi ve taşıma gücünün arttırılması için tekil temeller birleştirilerek radye temele dönüştürülmesi uygun olacaktır. d. Türkiye Şeker Fabrikaları A. Ş Genel Müdürlüğünün Afyon Makina Fabrikası Yemekhane Binasına yakın noktada açılmış olan derin kuyudan çıkarılan su etrafa yayılmadan kaplamalı çevirme hendekleri ile uzaklaştırılmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Zemin Dane Birim Hacim Ağırlığı Zemin Tabii Birim Hacim Ağırlığı İçsel sürtünme açısı Kohezyon Zemin yatak katsayısı Zemin Grubu Yerel Zemin Sınıfı : 2. 62 ton/m 3 : 1. 80 ton/m 3 : 15 derece : 2. 0 ton/m 2 : 1000 ton/m 3 : C : Z 3 Tablo 1. Geoteknik parametreler Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Malzeme Özelliklerinin Belirlenmesi Beton kalitesinin belirlenmesi için rastgele kolonlardan bodrum ve zemin katta karot numuneler alınmıştır. Bu bölgelerde microcovermeter ile gerekli ultrason okumaları da yapılmıştır. Ayrıca rastgele seçilen kolonlardan her katta beton çekici ile testler yapılmıştır. Mevcut yapı için proje beton dayanımı B 160 olarak seçilmiştir. Ancak, yapılan deneyler sonucunda beton dayanımı değeri 140 kg/cm 2 olarak bulunmuştur. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Güçlendirme Projesi Çalışmaları Mevcut durum, imalatı yapılan projeye ve yerinde elde edilen röleve bilgilerine bağlı çözülmüştür. Çözümde beton çeliği mevcut projeden BÇI, beton dayanımı teknik rapordan 140 kg/cm 2 ve zemin emniyet gerilmesi 1. 0 kg/cm 2 alınmıştır. Farklı güçlendirme sistemleri seçilerek tekrarlı analizler yapılmış olup, sonuçta en uygun olan güçlendirme projesi belirlenerek Şekil 5 ’de kalıp planı verilmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇŞekil 5. Takviyeli yapı kalıp planı

Betonarme Kiriş Takviyeleri Hasarlı kirişler için kiriş mantolaması 35/50 kesitler 35/70 olarak yükseklik arttırmak suretiyle yapılmıştır. Bu kirişler, bodrum kat planında verilmiş olan K 115, K 116, K 138, K 139, K 140, K 146, K 147 ve K 148 kirişleridir. Bu güçlendirme kirişlere ait kesme ve eğilme çatlağı dayanımlarını artırmak amacıyla yapılmıştır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Betonarme Kolon Takviyeleri Hasarlı kolonlar için kolon mantolaması her kenarda 15 cm. örtü beton imal edilmek suretiyle yapılmıştır. Bu kolonlar, bodrum kat planı D-D aksındaki S 112 ve S 114 kolonlarıdır. Kolon bütünlüğünü tekrar sağlayan ve düşey yük kapasitesini artıran mantolama, eğilme dayanımını da artırmaktadır. Ancak bu artışa fazla güvenmeyerek olası bir depremde yapı güvenirliliğini artırmak için ilave perde güçlendirmesi çalışmasına gidilmiştir. Bu şekilde hasarlı kolonların kesme kuvveti ve eğilme momenti kesit tesiri değerleri düşürülmüş olmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Betonarme Perde Takviyeleri Betonarme perde takviyeleri yapı boyunca ve planda verilen yerlerde yapılacaktır. Takviye edilecek betonarme perdeler A-A aksındaki P 1 ve P 2, G-G aksındaki P 7 ve P 8, 1 -1 aksındaki P 3 ve P 5, 7 -7 aksındaki P 4 ve P 6 olup, Şekil 5 ‘de kalıp planında verilmiştir. Perde yerleri mimari kullanımı etkilemeyecek ve genişliği kat yüksekliğinden dolayı 30 cm olacak şekilde seçilmiştir. Perde imalatı ile ilgili detaylar Şekil 6 ‘da verilmiştir. Perdeli sistem statik çözüm sonuçlarında ağırlık ve rijitlik merkezlerinin çakışması, gibi genel özelliklere dikkat edilmiştir. Seçilmiş olan perdeler hasarsız olan üst kat rijitliklerini artırmak amacıyla çatı katı döşemesine kadar devam ettirilmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Şekil 6. Perde takviyesi detayı Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Temel takviyesi Temel sisteminin güçlendirilmesi, yapılan kolon güçlendirmesinden dolayı temel gerilmelerinin artması ve üst yapıya ilave edilen betonarme perde elemanlara yeni temel sistemi gerekmesinden dolayı yapılmıştır. Mevcut tekil temel boyutları yapılan analiz sonucunda yetersiz kalmıştır. Çekme gerilmelerinin karşılanabilmesi için temel boyutları artırılmıştır. Yapılan temel takviye çalışmaları altta ve üstte ızgara donatısı olacak şekilde projelendirilmiştir. Yapı temel sisteminde önerilen güçlendirme çalışması Şekil 7 ‘de verilmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Şekil 7. Takviyeli yapı temel sistemi planı

9. 2. AKKUM APARTMANI 1 şubat 1974 İzmir depreminde hasar gören Akkum Apartmanının onarımında da yapının bazı zemin kat çerçeve aralıklarına betonarme perde duvarlar konularak güçlendirme öngörülmüştür (Çelebi ve Gülkan 1974). Şekil-13. 1'de önerilen ve uygulanmış ek perde duvar bağlantı ayrıntıları verilmektedir. Uygulanan bağlantı biçimi zemin kata eklenen perde duvar ile mevcut çerçeve arasında çok sınırlı bir bağlama sağlayabilecek durumdadır. Bir depremde zemin kata gelen yatay yüklerin ne kadarlık bir bölümünün perde duvarlarca alınabileceği belli değildir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Çerçeve aralıklarına yalnızca zemin katta perde duvar konulmuş olması ilerde olacak şiddetli bir depremde, eğer perde duvarlar istenilen biçimde çalışırlarsa, hasarın bir üst katta oluşmasına neden olabilir. Çünkü zemin kat ile birinci kat arasında dayanım ve rijitlik açısından önemli bir süreksizlik oluşturulmuştur. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Bundan başka zemin katta daha esnek olan çerçevelerin arasına rijit bir perde duvarı konulması ve bu iki sistem arasında bağlantının zayıf olması perdenin çerçeve sisteminin ötelemelerini kısıtlaması ve perdeden dolayı kolonlarda kesme kırlması olasılığını da arttırmaktadır. Kısaca yapılan bir güçlendirmeden çok bir onarım olmuştur ve şiddetli bir deprem sırasındaki etkinliği de pek olumlu görünmemektedir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Onarım ve güçlendirme ile bu kusurların giderilmesi ve yapının deprem açısından sakıncalı özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. 1 - Esnek olan yapıya rijitlik kazandırılması işlemi kolonların mantolanarak kalınlaştırılması ve yeni perde duvarların eklenmesi ile yapılmıştır. Böylece yapının titreşim periyodu zeminin titreşim periyodundan uzaklaştırılarak rezonans olasılığı ortadan kaldırılmıştır. 2 -Yapının ağırlığının azaltılması için kalın olan sıva ve kaplamalar kaldırılmış daha inceleri ile yetinilmiş, çatısındaki çakıl örtü kaldırılmış ve merdiven ve sahanlık plakaları perdeden ayrılarak yükü doğmadan temele aktaran hafif bir merdiven sistemi uygulanmıştır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

3 -Yapının simetrik olmasını engelleyen mevcut perde duvar konumunu değiştirmek için yapının rijitliğini de arttırmak amacı ile eklenen perde duvarların yapının ağırlık merkezi ile rijitlik merkezini çakıştırır bir konumda yerleştirilmeleri sağlanmıştır. 4 -Yapıda yeterli enerji tüketme gücü sağlamak için kolonlarda mantolamada ve yeni perde duvar yapımında yeni donatıların mevcut donatılarla bağlantısı ve diğer donatı ayrıntılarına özen gösterilmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

5 -Yapının yeni durumu ile yeniden daha yüksek statik yatay kuvvet katsayılarına göre hesabı yapılarak eklenen perde duvarların ve mantolanmış, kolonların bu kuvvetlere karşı yeterli dayanımda olup olmadığı kontrol edilmiştir. 6 -Eklenen yeni perde duvarlar için yeni temeller oluşturulmuş ya da mevcut temeller, perdelere gelecek deprem yüklerini de taşıyabilecek biçimde genişletilmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Uygulanacak güçlendirme için çok sayıda en kesit ve donatı ayrıntısı içeren çizimler hazırlanmıştır. Eklenen perdelerin mevcut döşeme ile bağlantısı, perdelerin donatıları, yerleştirildikleri akslardaki kolon donatıları ile bağlantısı ve diğer bağlantı ayrıntıları geniş, bir biçimde verilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

9. 3. MEVCUT BİR BETONARME ÇERÇEVE BİNANIN GÜÇLENDİRİLMESİ fc= 10 MPa Bakırköy Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Alternatif 1: İçten Güçlendirme Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Alternatif 2: Dıştan Güçlendirme Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

10. YAPI ELEMANLARININ GÜÇLENDİRME YÖNTEMLERİ a. Hasarlı beton yüzeylere hazır tamir harcı uygulaması: Kiriş, kolon, perde ve döşemelerde, korozyon ve yapım kusurları sebebiyle beton dökülmesi meydana gelmiş, donatı ortaya çıkmış ise, hazır tamir harcı uygulaması tavsiye edilir. Tamir harcının sertleşirken büzülme yapmamasının sağlanması ve uygulamasından önce donatıya mevcut beton yüzeyine aderans arttırıcı bir tabaka sürülmesi uygundur. Kolon veya perdelerde karot alınmasıyla açılan boşluklar da, hazır tamir harcı ile doldurulmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

b. Kiriş ve kolon gibi elemanlarını epoksi reçinesi uygulaması ile onarılması: Kiriş ve kolonlarda meydana gelen çatlaklara epoksi reçinesi enjekte ederek, eleman onarılarak, rijitliği değişmeden eski dayanımına getirilebilir. Benzer işlem kiriş-kolon birleşim bölgesi için de uygulanabilir. Yerel olan bu uygulama taşıyıcı sistemde rijitlik dağılımını değiştirmeyeceği için, iç kuvvet dağılımını da değiştirmez. Amaca uygun reçinenin seçilmesi ve işlemin kontrol edilmesi önemlidir. Reçinenin viskozitesinin enjekte edilecek çatlağın kalınlığına uygun olması gerekir. Epoksi enjeksiyonu genellikle genişliği 0. 5 mm~5 mm arasındaki çatlaklar için başarı ile uygulanır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Perde duvara donatı çubuklarının epoksi harcı ile monte edilmesi Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Çatlak genişliğinin daha küçük olduğu durumda uygulama zorlaşır. Çok geniş çatlaklarda çatlak ince kumla doldurulduktan sonra, epoksi reçinesi enjeksiyonu yapılır. Epoksi reçinesi kullanımında yerel çatlak onarımı yapılır. Bu sebepten bir elemanı veya bir bölgeyi güçlendirmek için, bu işlem genellikle tek başına kullanılmaz. Uygulama pahalı olduğu için çok çatlaklı kolonların mantolanma ile onarılması tercih edilebilir. Ayrıca, epoksi reçinesi uygulaması beton kalitesinin düşük olması durumunda genellikle beklenen sonucu vermez. Uygulamanın başarısı yer karot alınarak da kontrol edilebilir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

c. Kiriş, kolon ve döşeme gibi elemanların onarım ve güçlendirilmesinde çelik elemanlar, çelik şerit, lif takviyeli plastik levha uygulaması: Kiriş ve kolonlarda ve bunların birleşim bölgelerinde meydana gelen çatlaklar epoksi reçinesi uygulamasından sonra veya ihtiyaç duyulmadığında bu uygulama yapılmadan doğrudan çelik şeritler sarılarak onarılıp güçlendirilebilir. Çelik şeritler, elemanların enine ve boyuna doğrultusunda bulunurlar. Şerit uygulaması ile elemanların rijitliklerinde değişiklik yapılmadan onarım veya güçlendirme yapılır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Eleman kesitlerinin eğilme momenti ve kesme kuvveti kapasiteleri arttırılırken; sarılan çelik şeritler bu bölgede enine basınç oluşturarak, deprem etkisi durumunda betonun dolayısıyla elemanın sünekliğini arttırır. Şerit düzeninin seçiminde elemandaki kuvvet akışı göz önünde tutulmalıdır. Betonda enine basıncın yeterli şekilde oluşması için, şeritlerin dar olmaması (~50 mm uygun genişlik) ve birbirlerinden ayrık yerleştirilmemesi (~0. 20 m uygun aralık) gerekir. Çelik şeritler beton yüzeyine yapıştırılırken, bunlar basınç ve çekme kuvvetini alacak şekilde düzenlenmelidir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Çelik şeritlerin üzeri tamir harcı ile örtülerek hem korozyona ve hem de sınırlı ölçüde yangına karşı korunmalıdır. Basınç kuvveti durumunda şeritlerin burkulmaması ve çekme kuvveti durumunda çelik şeritlerin betondan ayrılmaması gerekir. Bu uygulama, ancak yeterli beton dayanımı bulunduğunda tercih edilmelidir. Uygulama pahalı olduğu için hasarlı kolonların mantolanma ile onarılması tercih edilebilir. Kiriş, kolon ve döşeme gibi elemanların onarılıp güçlendirilmesinde çelik elemanlar yanında, lif takviyeli plastik levha da kullanılabilir. Bu durumda elemanda kuvvet iletiminin ve sürekliliğin sağlanmasına özen gösterilmelidir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

d. Kolon mantolanması: Hasar tespitinde yük taşıyıcılığı şüpheli olarak belirlenen kolonlar mantolanma ile onarılır ve güçlendirilir. Ancak, bu durumda kolon rijitliğinin dolayısıyla iç kuvvet dağılımının değiştiği unutulmamalıdır. Kolon mantosunun kolon-kiriş birleşim bölgesini sarması ve donatıdaki çekme ve basınç kuvvetlerini temele aktarması için donatının temel bloğuna kenetlenmesi önemlidir. Genellikle bir katta kolon mantolanmasına ihtiyaç varsa, bu temele kadar inmeli ve manto donatısı temele filizlerle bağlanmalıdır. Kolonun mantolanması ile değişen rijitlik, daha büyük deprem momentlerinin kolonda dolayısıyla temelde oluşmasına yol açar. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Kolonun güçlendirmeden önceki durumu Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ Kolunun donatıyla sarılması

Kolonların güçlendirilmesi ve iki kolon arasına perde duvar yapılması Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Kolonun güçlendirilmeden sonraki durumu Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Bu durumda temelin de incelenmesi söz konusu olabilir. Katlar arasında döşemeden bırakılan deliklerle manto donatısının bir kısmının sürekliliği sağlanmalıdır. Genellikle 0. 10 m~0. 15 m kalınlığında manto yeterli olabilir. Beton dökümü ve donatı yerleştirilmesi için 0. 10 m nin altına inilmesi tavsiye edilmez. Manto uygulamasında beton kesit kalınlığının az olması sebebiyle mutlaka vibratör kullanılmalıdır. Mantolama işlemi kolon kenarlarına çelik korniyerler konulması ve bunların ara bağlantılarının yapılması ile de gerçekleştirilebilir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

e. Korozyon hasarı onarımı: Donatının korozyonu binanın sadece bodrum katında ileri olmayan derecede tespit edilmişse, ayrıntılı bir güçlendirme projesine gidilmeyip, donatının üzerindeki pas tel fırça ile temizlenip, üzerine korozyon önleyen ve aderansı zedelemeyen bir tabaka sürüldükten sonra hazır tamir harcı uygulanmalıdır. Korozyon ilerlemiş ve donatının kesitinde önemli bir azalma meydana gelmişse, elemanın ayrıca onarılması gerekir. Eğer korozyon yalnız bodrum katta ileri derecede bulunuyorsa, taşıyıcı sistemin simetrisine dikkat ederek bodrum kat kolonlarının mantolanması yeterli olabilir. Bunun yanında korozyonun oluşmaması ve önlenmesi için gerekli tedbirler alınmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

f. Taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi: Burada taşıyıcı sistem kolonlarının mantolanması ve perde ilavesi ile güçlendirme yaygın biçimde kullanılır. Taşıyıcı sistemin toplam deprem güvenliği kolonların mantolanması ile elde edilebildiği gibi, güçlendirme perdelerinin öngörülmesi ile de sağlanabilir. Ancak, yüksek yapılarda ve asmolen döşemeli yapılarda güçlendirme perdesi konulmadan yönetmeliğin yerdeğiştirme için koyduğu şartların sağlanması oldukça zordur. Perde ile güçlendirilmeye karar verildiğinde, perde yerlerinin seçiminde bunların banyo hacimlerine ve tesisat bağlantılarına bitişik olmamasına özen gösterilmelidir. Güçlendirmenin olabildiğince bütün katlarda yapılması sağlanmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Perdelerin temelden çatıya kadar, kalınlığı veya boyu değişerek de olsa devam etmesi ve herhangi bir katta yapılan kolon mantolanmasının temele kadar inmesi buna örnektir. Bunun yanında bodrum katta çevre perdesi yapılması veya bazı perdelerin kat yüksekliği büyük asmolen döşeme içinde kalan kirişlere sahip binalarda zemin katına kadar yapılması da sözkonusu olabilir. Bu iki durum taşıyıcı sisteme sadece ek bir kapasite sağlanması için düşünülmelidir. Bunun yanında, taşıyıcı sisteme çelik çaprazlar (çelik perde) ilave edilerek de güçlendirilebilir. Bu durumda mevcut beton elemanların yatay rijitliği, yeni çelik elemanlardan daha büyük olacağı için, çelik elemanlara deprem yükünün öngörülen kısmının taşıtılması büyük kesitler gerektirebilir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

BETONARME YAPILARDA GÜÇLENDİRME SORUNLARI Güçlendirme Uygulamasındaki Sorunlar Betonarme yapıların deprem dayanımının değerlendirilmesinden sonra güçlendirme kararı verilir. Daha sonra güçlendirmenin ayrıntıları belirlenmektedir. Güçlendirme tasarlanırken bazı kaygılar ve on yargılar vardır. Bunlar irdelenecektir. Betonarme yapıların güçlendirilmesi, deprem dayanımının artırılması genel olarak yapıya betonarme perde duvar eklenmesi ile yapılmaktadır. Bu işlemin yol actığı bazı sorular ya da sorunlar şoyle sıralanabilir Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

1. Betonarme perde duvar eklenmesi ile deprem yuklerinin yapı icinde taşınması nasıl olmaktadır ya da değişmektedir? 2. Mevcut Yapı ile eklenmiş perde duvarlar arasında bağlantı ayrıntısı nasıl olmaktadır? Kısaca ankrajlar nasıl calışmaktadır? Nasıl kuvvet aktarmaktadır? Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

3. Eklenen perde duvarlar icin yapılan temellerin yaratacağı sorunlar nasıl cozulebilir? 4. Kolonlar mantolanmalı mıdır? 5. Ankrajların tasarımı Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

ÇERÇEVELİ BETONARME YAPIYA PERDE DUVAR EKLENİNCE NE OLUR? Cerceveli betonarme yapıya perde duvar eklenmesinin kolonlara gelen toplam kesme kuvvetleri ve eğilme momentleri uzerindeki etkisi ornek bir yapı icin hesaplanmıştır. Bu tipik bir 4 katlı okul yapısıdır. Kısa yonde sırası ile 7. 00 metre, 3. 50 metre ve 7. 00 metre acıklıkları olan yapının (Şekil-1) uzun yonde 16’şar adet 3. 75 metre eşit acıklığı vardır. 12 cm doşeme kalınlığı olan yapıda butun kolonlar 30 cm x 60 cm ve kirişler 30 cm x 60 cm boyutundadır. Kolonların uzun kenarı yapının kısa yonune paraleldir. Bu yapıda C=0. 25 alınarak bulunmuş yatay deprem yukleri yapıya yine deprem yonetmeliğindeki eşdeğer statik analiz yontemine gore uygulanmıştır. Bu yaklaşım ile yukarıda ozellikleri verilmiş salt cerceve yapının katlarında kolonlara gelen toplam kesme kuvvetleri ve eğilme momentleri Tablo-1’de Verilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Cok perdeli, perde duvar oranı yapı kat alanın %1. 3’u kadar perde duvar alanı olan yapıda (Şekil-2) var olan kolon ve eklenmiş güçlendirme perdelerine gelen moment ve kesme kuvvetleri Tablo-2’de verilmektedir Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

‘Az’ perdeli, perde duvar oranı yapı kat alanın %0. 65’i kadar perde duvar alanı olan yapıda var olan kolon ve eklenmiş guclendirme perdelerine gelen moment ve kesme kuvvetleri aşağıdaki Tablo-3’de verilmektedir Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Bu tablolar perde eklendiği zaman bu tip yapılarda deprem yatay kuvvetlerinden gelen kesme kuvvetinin ve eğilme momentlerinin çok büyük bir bölümünün perdeler tarafından taşınacağını ve kolonlara gelen kesme kuvvetleri ve eğilme momentlerin çok önemli boyutta azalacağını göstermektedir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

TİP YAPIDA PERDE DUVAR KONULMASININ KOLON EKSENEL YÜKLERİNE ETKİSİ Perde duvar konulması kolonlara gelen duşey yuklerin azalmasına yardımcı akanlığı Tip No 9798) incelenmiştirolup olmadığı da bir başka sorundur. Özellikle Ndm ≤ 0. 5 x Ac x fck koşuluna uymayan kolonların durumu yapıya guclendirme perde duvarları eklenmesi ile iyileşmekte midir? Sorusu akla gelmektedir. Bir başka deyişle perde duvar konulması ile kolonların duşey yukunde azalması ile Ndm ≤ 0. 5 x Ac x fck koşulu sağlanabilmekte midir? Bu konu planı Şekil-5‘de verilen gercek bir okul yapısında incelenmiştir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

KİRİŞLERİN GÜÇLENDİRİLMESİ

Hasar gören veya dayanım ve rijitliği yeterli olmayan kirişler değişik şekilde onarılır ve güçlendirilir. Bu işlem sırasında komşu kalanları da göz önüne alarak kuvvetli kiriş-zayıf kolon türünden birleşim bölgesinin meydana getirilmemesine özen gösterilmelidir Güçlendirme türü hasarın seviyesine (çatlama, beton ezilmesi, donatının sıyrılma ve kopması) bağlı olarak değişir. Hafif çatlaklı kirişler, epoksi veya çimento şerbeti enjeksiyonu ile onarılabilir Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Betonun ezilmesi veya donatının kopması gibi hasarın ağır olduğu durumlarda, kirişin geçici olarak askıya alınması uygundur, Hasarlı yerdeki kısımlarda basınçlı su veya hava ile temizlenip, kopan veya burkulan donatılan kesilerek kaynakta eklendikten sonra betonlanması yoluyla onarılabilir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

-Mevcut kirişin güçlendirilmesi Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Mevcut kirişin bir ve iki taraflı güçlendirilmesi Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yeterli açıklık donatısına sahip olmayan kirişlerde alttan çelik şeritler veya lif takviyeli karbon levha yapıştırılarak ilgili çatlaklar onarılıp kiriş güçlendirilebilir. Lif takviyeli karbon levha uygulaması yan yüzlere de yapılarak, kayma donatısı eksikliği giderilebilir ve ilgili çatlaklar onarılabilir. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Kolonun yeni donatı eklenmesi ile onarılması Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Bu amaçla sıva tabakasının kaldırılması, alt ve yan yüzün pürüzlendirilmesi gerekir Kirişlerde çatlak onarımında epoksi enjeksiyonu da kullanılabilir. Bu işlemin başarılı olması için, betonun yeterli dayanımına sahip olması gerekir. Dağılan düşük dayanımlı beton durumunda yere! bir onarım olan epoksi enjeksiyonunun uygulanması tavsiye edilmez. Kirişler, gerekli durumda dört veya üç tarafından beton manto giydirilerek güçlendirilebilir. Mevcut ve yeni betonun bütünleşmesini sağlamak amacıyla, mevcut betondaki beton örtü tabakasının kaldırılması ve yüzeyin temizlenmesi Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Donatı düzeninde uygun kenetlenme, bırakılan uygun boylarla, kaynaklama ile veya kenetleme plakaları kullanılmasıyla sağlanmalıdır. Yeni donatılar döşemedeki deliklerden geçerek kirişi çevreleyen etriyelerle sarılmalıdır. Döşeme delikleri güçlendirme kirişine beton dökmek için de kullanılabilir. Güçlendirme için konulan donatılar, köşegen yönündeki çubuklarla veya çelik plakalarla mevcut donatılara bağlanmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

Kirişin yalnız mesnet bölgelerinin güçlendirilmesi ile yetinilmesi söz konusu ise, mesnette döşeme kırılarak açılır, mesnet bölgesi için gerekli ek donatı yerleştirilerek etriyelerle sarılır. Kiriş kesitinin genişletilmesi tek veya çift taraflı olabilir ve kiriş yüksekliği de arttırılabilir. Kirişlerde mesnet kesitinin güçlendirilmesi, döşeme kalınlığının arttırılıp üst donatı eklenmesiyle veya alttan kolonu geçen bir donatı konulmasıyla yapılabilirse de, uygulaması zordur. Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

KİRİSLER - EĞİLME Eğilme kapasitesinin artırılması için: • Alt yüze (çekme bölgesi) çelik plaka uygulaması • Alt yüze karbon lifli polimer katman uygulaması • Epoksi bazlı yapıstırıcılar • Kuramsal kesme noktasından “h” mesafede kesme • Uçları kelepçeyle kiris gövdesine bağlama Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

KİRİSLER - KESME Kesme kapasitesinin artırılması için • Yan yüze çelik plaka uygulaması • Yan yüze karbon lifli polimer katman uygulaması • Epoksi bazlı yapıstırıcılar • Düsey kesme elemanlarının ankrajı Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

KİRİSLER - MANTOLAMA • Tam veya kısmi mantolama • Çoğu kez guse yapmaya gerek yoktur Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

KİRİSLER - MANTOLAMA • Boyuna donatı ve etriye yerlestirme • Eğilme ve kesme dayanımını artırma • Kısmi manto: salt altta veya üstte uygulamak mümkün • yeni yerlestirilen manto donatısı ile mevcut boyuna donatı arasında bir bağ sağlanmalı 1. boyuna donatılara kaynaklanan U ve Z çubukları • Boyuna donatının sürekliği sağlanmalı 1. kiris boyuna donatısı, ya kolonu delerek karsıya geçmeli Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ ya da bu donatı kolona uygun sekilde kenetlenmeli

KİRİSLER - MANTOLAMA • Deneyler, onarım veya güçlendirmenin, kiristeki yükü bosaltmadan yapılabileceğini göstermistir. • Eğilme kapasitesi artırılırken, depremde sınır durumda kirise etkiyecek kesme kuvveti de artar! →Kapasite tasarımı ile güvenlik kontrol edilmeli Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

KİRİSLER – KESME; ÖZEL UYGULAMA Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ