çelik yapılarda moment çerçevelerinin süneklik düzeyini belirleyen

ELK YAPILARDA MOMENT EREVELERNN SNEKLK DZEYN

BELRLEYEN TASARIM KURALLARININ DEERLENDRLMES

YKSEK LSANS TEZ

n. Mh. Mustafa ZORLU

EYLL 2007

STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

Anabilim Dal : NAAT MHENDSL

Program : YAPI MHENDSL



YKSEK LSANS TEZ

n. Mh. Mustafa ZORLU

(501031030)

EYLL 2007

Tezin Enstitye Verildii Tarih : 7 Eyll 2007

Tezin Savunulduu Tarih : 20 Eyll 2007

Tez Danman : Do.Dr. Cavidan YORGUN

Dier Jri yeleri : Prof.Dr. Erkan ZER (.T..)

Prof.Dr. Glay ALTAY (B..)

STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

ii

NSZ

elik yaplarda moment aktaran ereve sistemlerinin sneklik dzeyini belirleyen en nemli parametre tayc sistem elemanlarnn birletii noktalar olan birleim blgeleridir. yle ki, birleim blgesi detaynn sneklik kapasitesi tayc sistemin, zellikle deprem ykleri gibi zel evrimsel ykler altnda, enerji snmleme kabiliyetini belirlemektedir. Bu noktada, moment aktaran elik ereve sistemleri iin milad olarak kabul edilen Northridge depremi sonras youn almalar neticesinde yksek sneklik gsterdii garanti edilen birleim blgesi detay tipleri gelitirilmitir. Sismik aktivitenin youn olduu blgelerde ounlukla kabul gren bu birleim tipleri, lkemizde kullanlan Afet Ynetmeliinin (ABYYHY-1997)nin gelitirildii almalarda dikkate alnm ve 2007 yl ba itibariyle resmen yrrle giren yeni deprem ynetmelii Deprem Blgelerinde Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelikde moment aktaran normal ve yksek sneklikli elik ereve tayc sistemleri iin kullanlmas zorunlu olan detay tipleri olarak belirtilmilerdir.

.T.. Fen Bilimleri Enstits, naat Mhendislii Blm, Yap Mhendislii yksek lisans program kapsamnda hazrlanan bu yksek lisans tez almasnda; 2007-DBYBHYnin elik binalar ile ilgili blm kapsamnda Bilgilendirme Eki 4Ada ifade edilen snek kolon-kiri birleim blgesi detaylarnn lkemizde yrrlkte olan yap standartlarnda belirtilen ilkeler dorultusunda zmlemeleri yaplm ve referans alnan FEMA-350 ynetmelii dorultusunda tasarm kurallar belirtilmitir. Bu balamda, gz nne alnan rnek bir yapnn UBC-1997 ve 2007-DBYBHYde belirtilen tasarm ilkleri uyarnca karlatrmal biimde boyutlandrlmalarnn ardndan, FEMA-350de belirtilen konstrktif detaylarla kyaslama yaplm, gerekli grlen yerlerde kiisel fikirlere yer verilerek tipik detay tekillerinin uygulamal tasarm yaplarak uygulanabilirliklerinin deerlendirilmesi amalanmtr.

Tez almam esnasnda deerli fikirlerinden yaralandm, almann zn kavramamda, bilgisi, tecrbesi, mantksal ynlendirmeleri ile kilit noktalarda nm aan ve hogrl yaklamn hibir zaman esirgemeyen, tez danmanm, deerli hocam Do. Dr. Cavidan YORGUNa teekkrlerimi ve sayglarm sunuyorum. Tez almam esnasnda her trl imkan salayarak deerli katklarn esirgemeyen sevgili patronum Gncer AYALPe ve yardmlarn esirgemeyen GAMB Mhendislik irketinin deerli alanlarna da teekkr bir bor bilirim.

Bu tez almasn, eitim hayatm boyunca her trl destei veren sevgili babam Azim ZORLUya atfediyorum.

Eyll,2007 Mustafa ZORLU

iii

NDEKLER

KISALTMALAR xi TABLO LSTES xii EKL LSTES xiv SEMBOL LSTES xviii ZET xxi SUMMARY xxiii

1. GR 1 1.1 Giri ve almann Amac 1 1.2 Depreme Dayankl Yap Tasarmnda Performans Seviyeleri 2 1.3 Depreme Dayankl Yaplarda Aranan zellikler 3

1.3.1 Yapnn Genel Davran 3

1.3.2 Rijitlik ve Dayanm 4

1.3.3 Sneklik 4 1.4. Yap Sistemlerinin Sneklik Dzeyine Gre Snflandrlmas 5 1.5. Sneklik Dzeyi Yksek Moment Aktaran elik ereve Sistemlerinin Tasarm 6

1.5.1 eliin Sneklik ve Enerji Snmleme zellii 7

1.5.2 Plastik Mafsal Kavram 10

1.5.2.1 Plastik Mafsal Hipotezi 10

1.5.2.2 elik Yaplarda Plastik Mafsal Davran 13 1.6 Moment Aktaran elik ereve Sistemlerinin Deprem Davran 15

1.6.1 Moment erevesi Sisteminde ngrlen Plastikleme Mekanizmas 16

1.6.2 Kolon-Kiri Birleim Noktasnda Panel Blgesinin Davran 17

1.6.3 Kolon-Kiri Birleim Noktasnda Kiri Elemannn Davran 21

1.6.4 Kolon-Kiri Birleim Noktasnda Basn ve Eilme Altndaki Kolonlarn

Davran 24 1.7 Moment Aktaran elik erevelerde Snek Kolon-Kiri Birleimleri 27

1.7.1 1994 Northridge Depremi ncesi Birleim Detaynn Deerlendirilmesi 33

1.7.2 Northridge Sonras Testler ve Yeni Birleim Detay rneklerinin Geliimi37

1.7.3 Sonular ve Northridge Sonras zm nerileri 39 1.8 2007-Trk Deprem Ynetmelii Deprem Blgelerinde Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelik Blm 4, elik Binalar in Depreme Dayankl Tasarm Kurallarnda Balca Yenilik ve Revizyonlar 46

iv

2. HER K DORULTUDA SNEKLK DZEY YKSEK EREVELERDEN OLUAN 4 KATLI OFS BNASININ UBC-1997 YAPI ARTNAMES UYARINCA TASARIMI ve FEMA-267 / FEMA-350 YNETMELKLER DORULTUSUNDA KOLON-KR BRLEM NOKTASI DETAY TEKL 48 2.1 Sistem 2.2 Yk Analizleri 52 2.3 Yapnn na Edilecei Blgeye Ait Sismik ve Geoteknik Veriler 52 2.4 Tasarm Taban Kesme Kuvvetinin Hesaplanmas (UBC-1997) 53

2.4.1 Yapda Planda ve Dey Dorultuda Dzensizlik Kontrol 53

2.4.2 Yap Tayc Sisteminin Tanmlanmas ve Sismik Parametreler 54

2.4.3 Deprem Yklemesi Ynteminin Seimi (1629.8.3) 54

2.4.4 Sismik Tepki Katsaylar Ca ve Cvnin Belirlenmesi (1629.4.3) 54

2.4.5 Yap Doal Titreim Periyodunun Belirlenmesi (T - 1630.2.2) 54

2.4.6 Tasarm Taban Kesme Kuvvetinin Belirlenmesi (V - 1630.2.1) 55

2.4.7 Tasarma Esas Deprem Yklerinin Belirlenmesi (1630.1) 56 2.5 Deprem Yklerinin Katlara Dalm (UBC-1997) 61

2.5.1 Yap Arl ve Katlarda Ktle Dalm 61

2.5.2 Tasarm Taban Kesme Kuvvetinin Belirlenmesi 62

2.5.3 Yapya Etkiyen Deprem Yknn Dey Dalm (1630.5) 63

2.5.4 (P) kinci Mertebe Etkilerinin Kontrol (1630.1.3) 64

2.5.5 Yapya Etkiyen Deprem Yknn Yatay Dalm (1630.5) 65 2.6 Greli Kat telenmelerinin Hesaplanmas ve Snrlandrlmas (UBC-1997) 68

2.6.1 Elastik Deplasman (S) ve Maksimum Elastiktesi Deplasman (M) 68

2.6.2 Kat telenme Snrlarnn Belirlenmesi (1630.10) 70 2.7 Yksek Sneklikli Moment erevesi (Kiri-Kolon) Eleman Tasarm (UBC-1997) 72

2.7.1 Moment erevesi 2. Kat Tip Kiri Tasarm 74

2.7.1.1 IPE O 600 (St 52) Kirii Enkesit Koullarnn Kontrol 75

2.7.1.2 Kiri st ve Alt Balk Yanal Mesnetlenme Mesafelerinin

Kontrol 76

2.7.1.3 Kiri Moment Kapasitesi Kontrol 77

2.7.1.4 Kiri Kesme Kuvveti Kapasitesi Kontrol 77

2.7.2 Moment erevesi 1.Kat Tip Kolon Tasarm (HE 400 M) 78

2.7.2.1 Kolon Eleman Enkesit (Kompaktlk) Koullar Kontrol 80

2.7.2.2 Eksenel Basn ve Eilme Etkisi Altnda Eilmeli Burkulma

Kontrol 81

2.7.2.3 Kolon Kesme Kuvveti Kapasitesi Kontrol 86

2.7.2.4 Kolon Eksenel Yk Tama Kapasitesi Kontrol 86 2.8 Yksek Sneklikli Kolon-Kiri Birleim Blgesi Tasarm (FEMA350) 87

v

2.8.1 Tayc Eleman ve Malzeme Mukavemet Deerleri 90

2.8.2 Zayflatlm Enkesitli Kiri Geometrisi ve Plastik Mafsal Noktas 90

2.8.3 Zayflatlm Enkesit ve Birleim Blgesi Plastik Yk Tama

Kapasiteleri 92

2.8.3.1 Plastik Mafsal Noktasndaki Plastik Moment Kapasitesi 92

2.8.3.2 Plastik Mafsal Noktasndaki Kesme Kuvveti Hesab 93

2.8.3.3 Kolon Yzndeki ve Kolon Eksenindeki Moment Deerlerinin 94

2.8.4 Zayflatlm Kirili Birleim Blgesi Dayanm Kapasitesi Kontrollar 95

2.8.4.1 Zayflatlm Enkesitin Tasarm Ykleri Altnda Kontrol 95

2.8.4.2 ereve Rijitlii ve Greli telenme Snrlarnn Kontrol 96

2.8.4.3 Kolon Yz Kaynakl Birleim Noktasnda Gerilme Kontrol 97

2.8.4.4 Kolonda Makaslama Gerilmesi Kontrol 100

2.8.5 Gl Kolon Zayf Kiri Kontrol 101

2.8.6 Panel Blgesi Kesme Kuvveti Kapasitesi Kontrol 103

2.8.6.1 FEMA-350 Ynetmelii Uyarnca Panel Blgesi Kesme Dayanm

Kontrol 103

2.8.6.2 UBC 1997 Ynetmelii Uyarnca Panel Blgesi Kesme Dayanm

Kontrol 104

2.8.6.3 FEMA-267A Ynetmelii Uyarnca Panel Blgesi Kesme Dayanm

Kontrol 106

2.8.7 Kolon Panel Blgesi Sreklilik Levhalar Kontrol 109

2.8.7.1 FEMA-350 Ynetmelii Uyarnca Sreklilik Levhalar

Kontrol 109

2.8.7.2 FEMA-267A Ynetmelii Uyarnca Sreklilik Levhalar

Kontrol 110

2.8.8 Birleim Noktas Kuatlm Kolon Tahkiki (Evaluate beam-to-column

joint restraint) 112

2.8.9 Zayflatlm Enkesitte Kiri Alt-st Balk Yanal Destek Tasarm 113

3. HER K DORULTUDA SNEKLK DZEY YKSEK EREVELERDEN OLUAN 4 KATLI OFS BNASININ 2007-DBYBHY UYARINCA TASARIMI ve KOLON-KR BRLEM NOKTALARININ KARILATIRMALI DETAY TEKL 115 3.1 Sistem 115 3.2 Yk Analizleri 119 3.3 Yapnn na Edilecei Blgeye Ait Sismik ve Geoteknik Veriler 119 3.4 Tasarm Taban Kesme Kuvvetinin Hesaplanmas (2007-DBYBHY) 120

3.4.1 Yapda Planda ve Dey Dorultuda Dzensizlik Kontrol 120

vi

3.4.2 Yap Tayc Sisteminin Tanmlanmas ve Sismik Parametreler 120

3.4.3 Deprem Yklemesi Ynteminin Seimi (2.6.2) 121

3.4.4 Yap Doal Titreim Periyodunun Belirlenmesi (T - 2.7.4.1) 121

3.4.5 Tasarm Taban Kesme Kuvvetinin Belirlenmesi (V - 2.7.1) 123 3.5 Deprem Yklerinin Katlara Dalm 126

3.5.1 Yap Arl ve Katlarda Ktle Dalm (2.7.1.2) 126

3.5.2 Tasarm Taban Kesme Kuvvetinin Belirlenmesi 129

3.5.3 Yapya Etkiyen Deprem Yknn Dey Dalm (2.7.2) 129

3.5.4 (P) kinci Mertebe Etkilerinin Kontrol (2.10.2) 131

3.5.5 Yapya Etkiyen Deprem Yknn Yatay Dalm (2.7.3) 132 3.6 Greli Kat telenmelerinin Hesaplanmas ve Snrlandrlmas (2.10.1) 135

3.6.1 Azaltlm Greli Kat telenmesi (i) ve Etkin Greli Kat telenmesi

(i) 135

3.6.2 Kat telenme Snrlarnn Belirlenmesi (2.10.1.3) 136 3.7 Yksek Sneklikli Moment erevesi (Kiri- Kolon) Eleman Tasarm 137

3.7.1 Moment erevesi 2. ve 3. Kat Tip Kiri Tasarm 138

3.7.1.1 (IPE O 600) ve (IPE 600) Kirileri Enkesit Koullarnn

Kontrol 139

3.7.1.2 Kiri st ve Alt Balk Yanal Mesnetlenme Mesafelerinin Kontrol

(4.3.6) 140

3.7.1.3 (IPE O 600) ve (IPE 600) Kirileri Moment Kontrol 141

3.7.1.4 Kirilerin Emniyetli Kesme Kuvveti Kontrol 143

3.7.2 Moment erevesi 1.Kat Tip Kolon Tasarm (HE 450 M) 144

3.7.2.1 Kolon Eleman Enkesit (Kompaktlk) Koullar Kontrol 146

3.7.2.2 Eksenel Basn ve Eilme Etkisi Altnda Eilmeli Burkulma

Kontrol 147

3.7.2.3 Kolon Emniyetli Kesme Kuvveti Kapasitesi Kontrol 151

3.7.2.4 Kolon Eksenel Yk Tama Kapasitesi Kontrol 151 3.8 Snek Kolon-Kiri Birleim Blgesi Tasarm 152 3.9 Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay 154

3.9.1 Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay - Konstrktif Aklamalar 154

3.9.2 Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay - Uygulama Snrlar 155

3.9.3 Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay (ALBBD) - Uygulamal Tasarm

Yntemi 155

3.9.3.1 Eleman Karakteristik ve Kesit zellikleri 156

3.9.3.2 Birleim Geometrisi ve Plastik Mafsal Noktas 158

3.9.3.3 Plastik Mafsal Noktasndaki Plastik Moment Kapasite Hesab 159

vii


3.9.3.5 Kolon Yzndeki ve Kolon Eksenindeki Moment Deerlerinin

Hesab 161

3.9.3.6 Bulon apnn Hesab 163

3.9.3.7 Bulon Kesme Dayanm Kontrol 165

3.9.3.8 Eilme Akmasna Kar Aln Levhas Kalnlk Kontrol 166

3.9.3.9 Kesme Akmasna Kar Aln Levhas Kalnlk Kontrol 167

3.9.3.10 ekme Etkisi Altnda Kolon Balk Kalnl Kontrol 168

3.9.3.11 Basn Etkisi Altnda Kolon Balk Kalnl Kontrol 171

3.9.3.12 Sreklilik Levhas Gereklilik Kontrol 172

3.9.3.13 Panel Blgesi Kesme Dayanm Kontrol 173

3.9.3.14 Birleim Blgesi Kaynak Gerilmeleri Kontrol 177

3.9.3.15 Gl Kolon-Zayf Kiri Kontrol 181 3.10 Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay 185

3.10.1 Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay - Konstrktif

Aklamalar 185

3.10.2 Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay - Uygulama Snrlar 186

3.10.3 Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay (TALBBD) - Uygulamal

Tasarm Yntemi 187



3.10.3.3 Plastik Mafsal Noktasndaki Plastik Moment Kapasitesi 190


3.10.3.5 Kolon Yznde ve Kolon Eksenindeki Moment Deerleri 191

3.10.3.6 Bulon apnn Hesab 195

3.10.3.7 Bulon Kesme Dayanm Kontrol 197

3.10.3.8 Eilme Akmasna Kar Aln Levhas Kalnlk Kontrol 198

3.10.3.9 ekme Etkisi Altnda Kolon Balk Kalnl Kontrol 198

3.10.3.10 Basn Etkisi Altnda Kolon Balk Kalnl Kontrol 200



3.10.3.13 Gl Kolon-Zayf Kiri Kontrol 204 3.11 Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detay 207

3.11.1 Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detay - Konstrktif Aklamalar 207

3.11.2 Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detay Uygulama Snrlar 208

3.11.3 Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detay (LBBD) Uygulamal Tasarm

viii

Yntemi 209



3.11.3.3 Plastik Mafsal Noktasndaki Plastik Moment Kapasitesi

Hesab 213



Hesab 214

3.11.3.6 Panel Blgesi Kalnlk Kontrol 216

3.11.3.7 Ek Balk (Flan) Levhas Minimum Kalnlk Hesab 218

3.11.3.8 Kesme Gmesine Kar Balk Bulonlarnn Kontrol 219

3.11.3.9 Kesit Kayb Gmesine Kar Ek Balk Levhas Dayanm

Kontrol 220

3.11.3.10 Kesit Kayb Gmesine Kar Kiri Bal Dayanm

Kontrol 221

3.11.3.11 Ek Balk Levhasndaki Bulon Deliklerinin Uzama Akmasna

Kar Dayanm Kontrol 223

3.11.3.12 Kayma Levhas ve Kiri Gvde Bulonlarnn Hesab 224



3.11.3.15 Gl Kolon Zayf Kiri Kontrol 233 3.12 Kaynakl Birleim Detay 237

3.12.1 Kaynakl Birleim Detay - Konstrktif Aklamalar 237

3.12.2 Kaynakl Birleim Detay - Uygulama Snrlar 242

3.12.3 Kaynakl Birleim Detay (KBD) Uygulamal Tasarm Yntemi 242



3.12.3.3 Plastik Mafsal Noktasndaki Plastik Moment Kapasitesi

Hesab 246



Hesab 247



3.12.3.8 Birleim Blgesi Kaynak ve Kesit Gerilmeleri Kontrol 251

3.12.3.9 Gl Kolon-Zayf Kiri Kontrol 256

ix

3.13 Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detay 259

3.13.1 Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detay Konstrktif Aklamalar 259

3.13.2 Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detay - Uygulama Snrlar 261

3.13.3 Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detay (LKBD) Uygulamal

Tasarm Yntemi 261



3.13.3.3 Plastik Mafsal Noktasndaki ve Birleim Blgesindeki Kesit

Tesirleri 264

3.13.3.4 Ek Balk Levhas Kalnlk Hesab 264

3.13.3.5 Ek Balk Levhas Uzunluk ve Ke Kaynak Hesab 266




3.13.3.9 Gl Kolon-Zayf Kiri Kontrol 274 3.14 Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay 275

3.14.1 Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay - Konstrktif

Aklamalar 277

3.14.2 Zayflatlm Kiri Enkesiti (ZKE) Kaynakl Birleim Detay Uygulama

Snrlar 280

3.14.3 Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay (ZKKBD)

Uygulamal Tasarm Yntemi 281



3.14.3.3 Plastik Mafsal Noktasndaki Plastik Moment ve Kesme Kuvveti

Kapasiteleri Hesab 282

3.14.3.4 Kolon Yzndeki Moment Deerinin Hesab 283

3.14.3.5 Birleim Blgesi Kaynak ve Kesit Gerilmeleri Kontrol 284



4. SONULAR ve DEERLENDRME 291 4.1 Tayc Sistem zmlerinin Deerlendirilmesi 294 4.2 Birleim Detaylarnn Deerlendirilmesi 296

4.2.1 Aln Levhal Bulonlu Birleim Detaynn Deerlendirilmesi 298

4.2.2 Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detaynn Deerlendirilmesi 300

4.2.3 Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detaynn Deerlendirilmesi 301

x

4.2.4 Kaynakl Birleim Detaynn Deerlendirilmesi 302

4.2.5 Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detaynn Deerlendirilmesi 304

4.2.6 Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detaynn

Deerlendirilmesi 304 4.3 Sreklilik Levhas ve Panel Blgesi Analizlerinin Deerlendirilmesi 306 4.4 Birleim Elemanlarnn Deerlendirilmesi 308

KAYNAKLAR 309

ZGEM 312

xi

KISALTMALAR

DBYBHY : Deprem Blgelerinde Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelik ABYYHY : Afet Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakknda Ynetmelik AISC : American Institute of Steel Construction UBC : Uniform Building Code FEMA : Federal Emergency Management Agency ASD : Allowable Stress Dizayn AWS : American Welding Society LRFD : Load Factor Resistance Design ATC : Applied Technology Council DSA : The California Division of the State Architect TS 648 : elik Yaplarn Hesap ve Yapm Kurallar TS 4561 : elik Yaplarn Plastik Teoriye Gre Hesap Kurallar MO : naat Mhendisleri Odas TS : Trk Standard EN : Euro Norm ALBBD : Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay TALBBD : Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay LBBD : Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detay KBD : Kaynakl Birleim Detay LKBD : Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detay ZKKBD : Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay ETABS : Extended 3D Analysis of Building Systems

xii

TABLO LSTES

Sayfa No

Tablo 2.1 : Yap Tasarm Ykleri............................................................ 52 Tablo 2.2 : Kat Ktle Dalm zellikleri (UBC-1997)............................. 62 Tablo 2.3 : Kat Ktle Dalm zellikleri zet Tablosu (UBC-1997)...... 62 Tablo 2.4 : Deprem Yknn Dey Dalm (UBC-1997).................... 64 Tablo 2.5 : (P) kinci Mertebe Etkilerinin Kontrol, (i) Deerleri

(UBC-1997)........................................................................... 64 Tablo 2.6 : (i/hi) Kat telenme Oranlar (UBC-1997)............................ 65 Tablo 2.7 : Deprem Yknn Yatay Dalm (UBC-1997)..................... 66 Tablo 2.8 : Kuzey-Gney stikameti, (A1) erevesi.............................. 67 Tablo 2.9 : Kuzey-Gney stikameti, (A2) erevesi.............................. 67 Tablo 2.10 : Dou-Bat stikameti, (B1) erevesi................................... 67 Tablo 2.11 : Greli Kat telenmeleri ve telenme Oranlar

(UBC-1997)........................................................................... 70 Tablo 2.12 : Kolon Elemanlar Kesit Tesirleri (UBC-1997)....................... 78 Tablo 2.13 : Kolon Elemanlar Kombinasyonlu Kesit Tesirleri

(UBC-1997)........................................................................... 79 Tablo 2.14 : Kolon Elemanlar Elverisiz Dey Yk Durumlar

(UBC-1997)............................................................................ 80 Tablo 2.15 : Test edilmi Kolon-Kiri Birleim Kombinasyonlar.............. 88 Tablo 2.16 : Muhtemel Kolon-Kiri Birleim Tasarm Kombinasyonlar... 89 Tablo 2.17 : Zayflatlm Enkesitli Kiri Birleimli ereve Greli Kat

telenmeleri......................................................................... 97 Tablo 2.18 : Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri............................... 98 Tablo 3.1 : Yap Tasarm Ykleri............................................................ 119 Tablo 3.2 : Deprem Yk Hesabnda Kullanlacak Yap Tasarm

Ykleri................................................................................... 127 Tablo 3.3 : Kat Ktle Dalm zellikleri (2007-DBYBHY)...................... 128 Tablo 3.4 : Kat Ktle Dalm zellikleri zet Tablosu (2007-

DBYBHY).............................................................................. 128 Tablo 3.5 : Deprem Yknn Dey Dalm........................................ 130 Tablo 3.6 : (P) kinci Mertebe Etkilerinin Kontrol, (i) Deerleri......... 131 Tablo 3.7 : Deprem Yknn Yatay Dalm......................................... 133 Tablo 3.8 : Kuzey-Gney stikameti, (A1) erevesi.............................. 133 Tablo 3.9 : Kuzey-Gney stikameti, (A2) erevesi.............................. 134 Tablo 3.10 : Dou-Bat stikameti, (B1) erevesi................................... 134 Tablo 3.11 : Greli Kat telenmeleri ve telenme Oranlar..................... 136 Tablo 3.12 : Kiri Elemanlar Kesit Tesirleri (2007-DBYBHY).................. 138 Tablo 3.13 : Kiri Elemanlar Kombinasyonlu Kesit Tesirleri (2007-

DBYBHY).............................................................................. 139 Tablo 3.14 : Kolon Elemanlar Kesit Tesirleri (2007-DBYBHY)................ 144 Tablo 3.15 : Kolon Elemanlar Kombinasyonlu Kesit Tesirleri.................. 145 Tablo 3.16 : Kolon Elemanlar Elverisiz Dey Yk Durumlar .............. 146

xiii

Tablo 3.17 : Aln Levhal Bulonlu Kolon-Kiri Birleim Detaynn Uygulama Snrlar................................................................ 155

Tablo 3.18 : (1) Aks zerindeki Birleim Noktalar Kesit Tesirleri 160 Tablo 3.19 : ALBBD-Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri.................. 177 Tablo 3.20 : ALBBD-Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri

(FEMA-350).......................................................................... 180 Tablo 3.21 : Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim Detaynn

Uygulama Snrlar............................................................... 186 Tablo 3.22 : TALBBD-Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri................ 203 Tablo 3.23 : Aln Levhasz Bulonlu Birleim Detaynn Uygulama

Snrlar................................................................................. 208 Tablo 3.24 : Kaynakl Birleim Detaynn Uygulama Snrlar................... 242 Tablo 3.25 : KBD-Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri

(2007-DBYBHY)................................................................... 252 Tablo 3.26 : KBD - Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri (FEMA-350) 255 Tablo 3.27 : Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detaynn Uygulama

Snrlar................................................................................. 261 Tablo 3.28 : ZKE - Kaynakl Birleim Detay Uygulama Snrlar.............. 281 Tablo 3.29 : ZKKBD-Birleim Noktas Arayz Kesit Deerleri (2007-

DBYBHY).............................................................................. 285 Tablo 4.1 : Birleim Noktasndaki Kuvvet Kapasite Deerleri............. 298

xiv

EKL LSTES

Sayfa No

ekil 1.1 : Sneklik Tanm...................................................................... 4 ekil 1.2 :Yaplarda Dayanm - Sneklik likisi....................................... 5 ekil 1.3 : Farkl eliklerin Gerilme-ekil Deitirme Diyagramlar......... 7 ekil 1.4 : Sneklik eitleri.................................................................... 8 ekil 1.5 : eliin Tekrarl Gerilme-ekil Deitirme Erisi ve

Baushinger Etkisi.................................................................... 9 ekil 1.6 : Eilme Momenti - Erilik Diyagram........................................ 11 ekil 1.7 : Lineer Olmayan ekil Deitirmeler....................................... 12 ekil 1.8 : dealletirilmi Bnye Bants............................................... 12 ekil 1.9 : Plastikleme............................................................................ 14 ekil 1.10 : Kesitte Plastikleme................................................................ 14 ekil 1.11 : Sneklik Dzeyi Yksek Moment erevesi.......................... 15 ekil 1.12 : Moment erevesi Plastikleme Mekanizmalar.................... 16 ekil 1.13 : Kolon-Kiri Birleim Noktas ve Panel Blgesi........................ 17 ekil 1.14 : Panel Blgesine Tesir Eden Kesit Tesirleri ve Panel

Blgesi Davran.................................................................... 18 ekil 1.15 : Panel Blgesi Moment-Deformasyon Erileri Deneysel

Sonular................................................................................. 19 ekil 1.16 : Orta Dayanml Panel Blgeli Birleim in Deneysel

Moment-Asal Deformasyon Grafii...................................... 20 ekil 1.17 : Rijit Panel Blgeli Birleim in Deneysel Moment-Asal

Deformasyon Grafii............................................................... 20 ekil 1.18 : Birleim Blgesinde kiri Elemannda Yanal Burkulma.......... 21 ekil 1.19 : Kiri Eleman Moment-Rotasyon Erisi ve Kiri Enkesiti........ 21 ekil 1.20 : Birleim Noktasnda Kiri Eleman Hasar Tipleri.................... 22 ekil 1.21 : Kompozit Demenin Moment-Asal Deformasyon

Erisine Katks...................................................................... 24 ekil 1.22 : (a) Yanal Dorultuda Desteklenmemi Birleim..................... 24 ekil 1.22 : (b) Yanal Dorultuda Desteklenmi Birleim.......................... 24 ekil 1.23 : Eksenel Yk Altnda Kolon U Momentleri............................. 26 ekil 1.24 : (P/Py) Etkisi Altnda Kolon Eleman (M ) Diyagram.......... 26 ekil 1.25 : U artlar Altnda Kolon Eleman (M ) Diyagram............ 26 ekil 1.26 : = 0 Hali in (P ) Diyagram............................................ 27 ekil 1.27 : Northridge ncesinde Kullanlan Tipik Birleim Detay ve

Depremde Oluan atlaklar.................................................... 29 ekil 1.28 : (a) Kiri Balnda Gerilme Durumu...................................... 31 ekil 1.28 : (b) Kaynaktan Kolon Balna Aktarlan Kuvvetlerin

Yaratt Gerilmeler................................................................. 31 ekil 1.29 : Northridge Depreminde En ok Gzlenen Kaynak Krlma

Biimleri.................................................................................. 33 ekil 1.30 : (a) Northridge Depremi ncesi Moment Aktaran Birleim

Detay...................................................................................... 34

xv

ekil 1.30 : (b) Northridge Depreminde Hasar Grm (a) Birleim Detayna Uygulanm Tersinir Ykleme Deneyi Histerisis Erisi....................................................................................... 34

ekil 1.31 : Kirilerin Ek Plaka ile Glendirilmesi..................................... 36 ekil 1.32 : Glendirilmi Moment Aktaran Kolon-Kiri Birleim Detay

nerileri.................................................................................. 39 ekil 1.33 : nerilen Kaynak Yuvas Ayrntlar......................................... 41 ekil 1.34 : nerilen Yeni Kaynakl Birleim Detay Ayrntlar.................. 42 ekil 1.35 : Kolon-Kiri Birleim Blgesi Detay Tipleri............................... 44 ekil 1.36 : Deiik Birleim Ayrntlarnn Tipik Moment-Dnme

Histeresis Erileri.................................................................... 45 ekil 2.1 : Genel Sistem Grn ve Bilgisayar Hesap Modeli

(UBC-1997) ............................................................................ 49 ekil 2.2 : Tipik Kat ereve Yerleim Plan (UBC-1997)....................... 50 ekil 2.3 : (Kuzey-Gney/X) stikameti Yan Grn (UBC-1997).......... 51 ekil 2.4 : (C) Aks Moment erevesi Grn (UBC-1997)............... 51 ekil 2.5 : (Ab) Yap Zemin Kat Alan Tarifleri.......................................... 57 ekil 2.6 : (A) Aks erevesi (F = %25)............................................. 59 ekil 2.7 : (1) Aks erevesi (F = %50)............................................. 59 ekil 2.8 : Tipik Kat Plan (A1,A2,A3,A4,B1 ve B2 Moment

ereveleri)............................................................................. 61 ekil 2.9 : Deprem Yknn Dey Dalm (UBC-1997)...................... 63 ekil 2.10 : Panel Blgesi Analizi telenme Rijitlikleri.............................. 71 ekil 2.11 : (C) Aks 2. Kat Moment erevesi Kirii (UBC-1997)............ 74 ekil 2.12 : (IPE O 600) Kirii Enkesit Deerleri........................................ 75 ekil 2.13 : (C) Aks 1.Kat Moment erevesi Kolonlar (HE 400 M)........ 78 ekil 2.14 : Zayflatlm Enkesitli Kiri Geometrisi (Dog Bone)............. 91 ekil 2.15 : Plastik Mafsallar...................................................................... 92 ekil 2.16 : Plastik mafsal Noktasnda Kesme Kuvveti Basit Denge

Diyagram................................................................................ 93 ekil 2.17 : Kolon-Kiri Birleim Blgesindeki Kritik Kesitler..................... 94 ekil 2.18 : Kolon yznde kaynak kesidi................................................. 98 ekil 2.19 : Birleim Noktasnda Etkin Moment ve Kesme Kuvvetleri....... 101 ekil 2.20 : Panel Blgesi Kuvvetleri......................................................... 103 ekil 2.21 : Panel Blgesi Takviye Levhas Tekil Seenekleri................. 108 ekil 2.22 : (k) Mesafesi............................................................................ 111 ekil 2.23 : Zayflatlm Kiri Enkesitli Birleim Uygulama Detay

(UBC-1997/ FEMA-350 / FEMA-267A)................................... 114 ekil 3.1 : Genel Sistem Grn ve Bilgisayar Hesap Modeli

(2007-DBYBHY)...................................................................... 116 ekil 3.2 : Tipik Kat ereve Yerleim Plan........................................... 117 ekil 3.3 : (Kuzey-Gney-X) stikameti Yan Grn (2007-DBYBHY).. 118 ekil 3.4 : (C) Aks ereve Grn (2007-DBYBHY)........................ 118 ekil 3.5 : Karakteristik Spektrum Erisi.................................................. 124 ekil 3.6 : Tipik Kat Plan (A1,A2,A3,A4,B1 ve B2 Moment .).............. 127 ekil 3.7 : Deprem Yknn Dey Dalm.......................................... 130 ekil 3.8 : Ek Dmerkezlik Mesafeleri.................................................... 132 ekil 3.9 : (C) Aks 2. ve 3. Kat Moment erevesi Kirileri.................... 137 ekil 3.10 : (IPE O 600) ve (IPE 600) Kirileri Enkesit Deerleri............... 139 ekil 3.11 : (C) Aks 1.Kat Moment erevesi Kolonlar (HE 450 M)........ 144 ekil 3.12 : Aln Levhal Bulonlu Birleim (FEMA-350/2007-DBYBHY)..... 154 ekil 3.13 : Birleim Geometrisi ve Plastik Mafsal Noktas....................... 158 ekil 3.14 : Plastik mafsal Noktasnda Kesme Kuvveti Basit Denge

Diyagram................................................................................ 160 ekil 3.15 : Kolon-Kiri Birleim Blgesindeki Kritik Kesitler..................... 163

xvi

ekil 3.16 : (k1) deeri............................................................................... 169 ekil 3.17 : (k) mesafesi............................................................................ 172 ekil 3.18 : 2007-DBYBHY-Kayma (Panel) Blgesi.................................. 174 ekil 3.19 : ALBBD - Aln Levhas Yznde Kaynak Kesidi...................... 178 ekil 3.20 : ALBBD - Aln Levhas Yznde Kaynak Kesidi

(FEMA-350)............................................................................ 180 ekil 3.21 : Deprem Ynne Gre Kolon-Kiri Kapasiteleri...................... 182 ekil 3.22 : Aln Levhal Bulonlu Birleim Uygulama Detay (DBYBHY)... 183 ekil 3.23 : FEMA-350 Uyarnca Aln Levhal Bulonlu Birleim Detay..... 184 ekil 3.24 : Takviyeli Aln Levhal Bulonlu Birleim (FEMA-350/2007-

DBYBHY)................................................................................ 185 ekil 3.25 : TALBBD-Birleim Geometrisi................................................. 189 ekil 3.26 : TALBBD - Aln Levhas Yznde Kaynak Kesidi.................... 203 ekil 3.27 : Takviyeli Aln Levhal Birleim Uygulama Detay (2007-

DBYBHY)................................................................................ 206 ekil 3.28 : Aln Levhasz Bulonlu Birleim (FEMA-350/2007-DBYBHY).. 207 ekil 3.29 : LBBD-Birleim Geometrisi...................................................... 212 ekil 3.30 : LBBD-Kayma Levhas ve Bulon Tekili.................................. 225 ekil 3.31 : Kaynak Kesit Tesirleri ve Kolon Yznde Kaynak Kesidi....... 232 ekil 3.32 : Aln Levhasz Bulonlu Birleim Uygulama Detay (DBYBHY). 235 ekil 3.33 : Aln Levhasz Bulonlu Birleim Uygulama Detay

(FEMA-350)............................................................................ 236 ekil 3.34 : FEMA-350 Uyarnca Kaynakl Birleim Detay....................... 237 ekil 3.35 : Kaynak Ulam Delii Geometrisi........................................... 239 ekil 3.36 : 2007-DBYBHY Uyarnca Kaynakl Birleim Detay................ 240 ekil 3.37 : KBD-Birleim Geometrisi........................................................ 245 ekil 3.38 : KBD - Kolon Eleman Yzndeki Kaynak Kesidi (DBYBHY).. 251 ekil 3.39 : KBD - Kolon Eleman Yzndeki Kaynak Kesidi (FEMA-350) 254 ekil 3.40 : Kaynakl Birleim Uygulama Detay (2007-DBYBHY)............ 257 ekil 3.41 : FEMA-350 Uyarnca Kaynakl Birleim Detay ................... 258 ekil 3.42 : Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Detay............................ 259 ekil 3.43 : LKBD-Birleim Geometrisi...................................................... 263 ekil 3.44 : Kaynak Kesit Tesirleri ve Kolon Yznde Kaynak Kesidi....... 272 ekil 3.45 : Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Uygulama Detay

(2007-DBYBHY)...................................................................... 273 ekil 3.46 : Ek Balk Levhal Kaynakl Birleim Uygulama Detay

(FEMA-350)............................................................................ 274 ekil 3.47 : Zayflatlm Kiri Enkesiti Tipleri............................................ 275 ekil 3.48 : Dairesel Zayflatlm Kiri Enkesitli Birleim.......................... 276 ekil 3.49 : Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay

(FEMA-350)............................................................................ 277 ekil 3.50 : Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay (2007-

DBYBHY)............................................................................... 279 ekil 3.51 : ZKKBD - Birleim Geometrisi................................................. 281 ekil 3.52 : ZKKBD - Kolon Eleman Yzndeki Kaynak Kesidi (2007-

DBYBHY)................................................................................ 285 ekil 3.53 : Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Uygulama

Detay... 290 ekil 4.1 : ZKKBDde 0.03 Radyan Dnme Sonucunda Birleimin

Durumu................................................................................... 305 ekil 4.2 : Sreklilik Levhas Tekil Detay.............................................. 306 ekil 4.3 : 2007-DBYBHY Uyarnca Takviye Levhas Tekil Detay 307 ekil 4.4 : nerilen Takviye Levhas Tekil Detaylar. 307

xvii

SEMBOL LSTES

A : Enkesit alan Ab : Yap zemin kat alan Ak : Kesme alan A0 : Etkin yer ivme katsays bbf : Kiri kesitinin balk genilii bcf : Kolon kesitinin balk genilii Cb : ubuun moment dzlemine dik dzlem iinde tutulan ve eilme

momenti diyagramnn ekline gre tablo yardmyla hesaplanan katsay

Cc : AISC-ASDye gre plastik narinlik snr Ca,Cv : Sismik tepki katsaylar (UBC-1997) Cmx,Cmy : Mx, My moment diyagramlarn ve hesap yaplan dzleme dik

dorultuda ubuun tutulma dzlemini gz nnde bulunduran katsay Cpr : FEMA-350 uyarnca birleime ait snr dayanm katsays D : l yk kesit tesirleri simgesi Da : DBYBHY uyarnca akma gerilmesi arttrma katsays db : Kiri eleman gvde ykseklii dc : Kolon eleman gvde ykseklii dp : UBC-1997 uyarnca sreklilik levhalar aras panel blgesi derinlii ex,ey : (x) ve (y) dorultularndaki eksantrisite E : Normal tasarm deprem yk (UBC-1997) Es : Yap elii elastisite modl Eh,Ev : Normal tasarm deprem yknn yatay ve dey bileenleri ED : Deprem enerjisi EH : Harcanan plastik deformasyon enerjisi Ee : Elastik deformasyon enerjisi EK : Kinetik enerji fa : AISC-ASD uyarnca yalnz (N) eksenel basn kuvvetinde hesaplanan

gerilme fbx,fby : AISC-ASD uyarnca yalnz (Mx,My) eilme momentleri etkisi altnda

hesaplanan (eilme basn) bal gerilmeleri Fa : AISC-ASD uyarnca yalnz (N) eksenel basn kuvvetinde

uygulanacak emniyet gerilmesi Fbx,Fby : AISC-ASD uyarnca yalnz (Mx,My) eilme momentleri etkisi altnda

uygulanacak (eilme basn) bal iin emniyet gerilmeleri Fex,Fey : AISC-ASD uyarnca (x-x) ve (y-y) asal eksenleri etrafndaki

burkulmalar iin hesaplanan ve Euler Gerilmesinden tretilen gerilme Ft : Binann Ninci katna etkiyen ek edeer deprem yk (UBC-1997) Fy : AISC-ASD uyarnca akma gerilmesi Fu : AISC-ASD uyarnca kopma gerilmesi FTT : AISC-ASD uyarnca makaslama gerilmesi FN : Binann Ninci katna etkiyen ek edeer deprem yk (DBYBHY) Gi : TS-648 uyarnca kolon eleman burkulma boyu hesabnda kullanlacak

kolon u deeri gi : Bina arl hesabnda kullanlacak l yk ifadesi Hort : Dm noktasnn stndeki ve altndaki kat yksekliklerinin

xviii

ortalamas hb : Kiri eleman enkesit ykseklii hc : Kolon eleman enkesit ykseklii hi : Binann iinci kat ykseklii I : Yap nem katsays Ix : Kuvvetli eksen atalet momenti Ik : Kaynak arayz kesit atalet momenti lh : Kolon eksenine gre plastik mafsal noktas mesafesi k : Hadde profillerinde balk d yzeyi ile gvde ve balk ksmlarnn

birleim noktas olan (r) yarapl boyun blgesi balang snr arasndaki mesafe

L : Hareketli Yk kesit tesirleri simgesi Lc,lb : Kiri eleman yanal desteklenme mesafesi L : Kiri elemannda plastik mafsal noktalar arasndaki mesafe M : Moment kesit tesiri ML : Birleim blgesi maksimum moment dayanm Mp : Eilme momenti kapasitesi Mpa,Mp : Kolonun alt,st ucunda hesaplanan moment kapasitesi Mpi,Mpj : Kiriin sa,sol ucunda hesaplanan moment kapasitesi Mpr : FEMA-350 uyarnca arttrlm eilme momenti kapasitesi Mb : Burulma momenti Me : Birleim blgesinde kolon eksenindeki eilme momenti My : Birleim blgesinde kolon yzndeki eilme momenti M : Maksimum elastiktesi deplasman (UBC-1997) Na,Nv : Sismik aktif blgeye yaknlk katsaylar (UBC-1997) N,P : Eksenel basn/ekme yk ifadesi Ny,Py : Akma gerilmesi durumundaki eksenel yk qi : Bina arl hesabnda kullanlacak hareketli yk ifadesi Ra(T) : Tayc sistem davran katsays (R)ye ve doal titreim periyodu

(T)ye bal olarak hesaplanan Deprem Yk Azaltma katsays R : Tayc sistem davran katsays Ry : AISC-ASD uyarnca akma gerilmesi arttrma katsays S : Elastik deplasman (UBC-1997) ri : Tayc eleman-kat kesme kuvveti oran (UBC-1997) rT : Kiri/kolon balnn ve gvdenin 1/3nn yanal dorultudaki atalet

yarap ry : Eleman kesit atalet yarap S(T) : Yerel zemin koullarna ve bina doal titreim periyoduna bal olarak

hesaplanan Spektrum Katsays T : Bina doal titreim periyodu (sn) TA,TB : Spektrum karakteristik periyotlar Tub : Bulonun di dibi enkesit alan ile tayabilecei nominal ekme yk tw : Gvde kalnl tbf : Kiri eleman balk kalnl tcf : Kolon eleman balk kalnl tp : Plak eleman kalnl (kolon gvdesi,ek balk levhas vs..) u : DBYBHY uyarnca panel blgesi evresi V,Vt : Statik edeer deprem yklemesi ynteminde tasarm taban kesme

kuvveti Vke,Vz : Kayma blgesinin gerekli kesme dayanm Vp : Plastik kesme kuvveti kapasitesi W : Edeer deprem yk hesabnda kullanlacak bina toplam arl Wx,Zx : Elastik mukavemet Momenti Wpx,Ze : Plastik mukavemet Momenti WZKE : Zayflatlm kesite ait elastik mukavemet momenti

xix

wp : UBC-1997 uyarnca kolon balklar aras panel blgesi derinlii Wt : Kaynak arayz kesit mukavemet momenti a,y : Yap eliinin akma gerilmesi eb : TS-648 uyarnca yalnz eksenel basn kuvveti etkisi altnda

hesaplanan gerilme bem : TS-648 uyarnca yalnz eksenel basn kuvveti etkisi altnda

uygulanacak emniyet gerilmesi bx,by : TS-648 uyarnca yalnz (Mx-My) eilme momenti etkisi altnda

hesaplanan (eilme-basn) bal gerilmesi Bx,By : TS-648 uyarnca yalnz (Mx-My) eilme momenti etkisi altnda

uygulanabilecek (eilme-basn) bal emniyet gerilmesi ex,ey : TS-648 uyarnca (x-x) ve (y-y) asal eksenleri etrafndaki burkulma iin

hesaplanan ve Euler Gerilmesinden tretilen gerilme k : Yap elii kopma dayanm z : Bulon eleman nominal ekme dayanm : Gvenlik katsays 0 : Sismik yk faktr i : kinci mertebe gsterge deeri i : Azaltlm greli kat telenmesi i : Etkin greli kat telenmesi x : Kuvvetli eksene gre basn ubuunun narinlii y : Zayf eksene gre basn ubuunun narinlii p : TS-648 uyarnca plastik narinlik snr : Erilik : Gvenlik snrlama katsays

xx



ZET

lkemizde son 15 ylda meydana gelen byk depremler sonrasnda gerek yap stoumuzun mevcut durumuna, gerekse yaplarn tasarm ve imalatna, imar mevzuatna ynelik youn tartmalar ve eletiriler balam, bunun sonucu olarak tm bu konulara ilikin gerekli dzeltme, dzenleme ve deiiklik almalar n plana kmtr [1].

lkemizde yaanan bu ykc depremlerin yan sra 1994te Northridge (ABD) ve 1995te Kobe (Japonya)de de benzer byk depremler meydana gelmitir. Bu depremlerde sneklik kapasitelerinin yksek olduu dnlen elik ereve sistemlerinin deprem ykleri altndaki performanslarnda beklenmeyen sonular ortaya km, kolon-kiri birleimlerinde gevrek krlmalarn olduu gzlenmitir. Bunu izleyen yllarda yaplan bilimsel aratrmalardan ve laboratuar testlerinden elde edilen sonular dorultusunda snek ve sneklik dzeyi yksek elik yaplarn yapm ve boyutlandrlmasna ilikin bilgiler retilmi ve nerilen yntemler bu lkelerin yapm ve tasarm standartlarna yanstlarak yrrle konmutur. Aktif deprem kuanda yer alan lkemizde de yaplacak yaplarda tasarm, hesaplama, imalata hazrlk, imalat ve kontrol aamalarnda bilimsel ve teknik kurallarn sk ekilde uygulanmasna duyulan ihtiya, ek bir dnceye gerek duyulmayacak kadar aktr. Bu gereksinim nedeniyle lkemizde de zorunlu bir ynetmelik olan Afet Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakknda Ynetmelik (ABYYHY-1997) de yeni elde edilen bulgulara gre gerekli deiiklikleri yapma ve zellikle yetersiz olan elik yaplarla ilgili 8. Blm yenileme almalar balatlm ve hazrlanan n taslak, Mays 2005 iinde yaynlanarak mhendislerin grlerine ve eletirilerine sunulmutur. Bu balamda Afet Ynetmeliinin depreme ynelik blmleri, 2007 yl ba itibariyle resmen yrrle giren Deprem Blgelerinde Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelik (2007-DBYBHY) olarak deitirilmitir. Yeni ynetmelik incelendiinde zellikle elik yaplarn hesap ve tasarm kurallar ile alakal 4. Blmde ncekine gre kkl deiikliklere gidildii grlmektedir [1].

Yukarda ifade edilen gelimeler nda yksek lisans tezi olarak hazrlanan bu almada, Northridge depremi sonras gelitirilen yksek sneklikli moment aktaran elik ereve sistemleri ve birleim detaylarnn geliim sreci incelenmi, bununla birlikte 2007-DBYBHYnin 4. blmnde Madde 4.3.4de belirtilen tasarm ilkeleri dorultusunda kolon-kiri birleim blgelerinin sneklik dzeyini belirleyen tasarm kurallar irdelenmi ve belirtilen tipik birleim detaylarnn uygulanabilirlii aratrlmtr. Bu balamda tez almas toplam drt blmden meydana gelmektedir.

xxi

Birinci blmde sneklik kavram, malzeme ve yapsal sneklik perspektifleri asndan incelenmitir. Bu aamadan sonra moment aktaran elik ereve sistemlerinin tasarmnda esas tekil eden plastikleme davran, plastik mafsal hipotezi balamnda irdelenmitir. Bununla birlikte, moment aktaran elik ereve sistemlerinde birleim blgesi snekliini belirleyen plastikleme davranna, panel blgesi, kiri ve kolon elemanlarnn katks belirtilmi ve Northridge depremi sonras birleim blgesi detaylar ile alakal geliim sreci ile varlan nihai sonu ifade edilmitir.

kinci blmde, seilen rnek bir yap, yaplan almaya temel zemini oluturmas asndan, Amerikan Yap artnamesi UBC-1997de belirtilen tasarm ilkeleri dorultusunda her iki asal dorultuda tayc sistemi moment aktaran yksek sneklikli elik erevelerden oluan sistem olarak boyutlandrlm ve birleim blgesinin tekili, Northridge depremi sonras gelitirilen detaylardan biri olan Zayflatlm Kiri Enkesiti Kaynakl Birleim Detay olarak tekil edilmitir. Bu aamada, FEMA-267 ve FEMA-350 ynetmeliklerinde ifade edilen ve test verilerine dayanlarak gelitirilmi konstrktif detaylara uyulmutur.

Tez almasnn asl amacna ynelik hazrlanm olan nc blmde, ikinci blmde UBC-1997ye gre boyutlandrlm olan yap, ayn ykler altnda 2007-DBYBHY ve yapsal Trk standartlar uyarnca yeniden boyutlandrlm ve birleim blgelerinin yksek sneklik salayacak biimde detaylandrlmas aamasna geilmitir. 2007-DBYBHY, Madde 4.3.4de en az 0,04 Radyan Greli Kat telenme Asn salad bilimsel metotlarla kantlanm, uygulamas zorunlu detaylarn Bilgilendirme Eki 4Ada verildii ifade edilmitir. Ynetmelikte, ifade edilen detaylarla alakal yalnzca konstrktif detaylara deinilmi, hesap ve yapm kurallar iin FEMA-350 ynetmeliine referans verilmitir. Bu aamadan sonra, belirtilen alt farkl detayn uygulamas yaplmtr. Bu uygulama esnasnda 2007-DBYBHYde belirtilen konstrktif detaylar ilgili birleim tipinin FEMA-350deki karl ile kyaslanm, ortak ve farkl noktalar belirtilmitir. Bununla birlikte, detaylarn uygulama snrlar ifade edilmi, her detay iin uygulamal tasarm yntemi gelitirilmi, FEMA-350de belirtilen hesap admlarna uygun olarak her iki ynetmelike belirtilen hesap ykleri altnda detaylarn ayr ayr boyutlandrlmas yaplmtr. Elde edilen sonular izim halinde ifade edilmitir.

Son blmde, almadan karlan sonular deerlendirilmitir. Elde edilen sonular ksaca zetleyecek olursak; ncelikle 2007-DBYBHY uyarnca belirlenen hesap ykleri altnda Bilgilendirme Eki 4Adaki birleim blgesi tipik detaylarnn genel olarak sorunsuz biimde tekilinin gerekletii grlmtr. Bununla birlikte, FEMA-350 ynetmelii uyarnca elde edilen hesap ykleri altnda, zellikle aln levhal bulonlu birleim detaylar ve Northridge ncesi kullanlan kaynakl birleimin gelitirilmi hali olan kaynakl birleim detaynn tekilinde zorluk olduu grlmtr. Buna mukabil, her iki ynetmelik asndan uygulamaya en elverili detaylarn ek balk levhal tipik birleim detaylar ile zayflatlm kiri enkesiti kaynakl birleim detay olduu grlmtr. Tm bu yaklamlarn ardndan 2007-DBYBHYde belirtilen tipik birleim detaylarnn uygulama snrlarnn ve konstrktif gereksinimlerinin yeterli olduu sonucuna varlmtr.

xxii

EVALUATION OF DESIGN PROVISIONS FOR DETERMINING DUCTILITY

LEVEL OF STEEL MOMENT FRAMES

SUMMARY

After the severe earthquakes in last 15 years in our country, intensive discussions

and criticism have begun in relation with the governing documents of construction -

both present situation in our building stock and for their design and construction

approach. Consequently, necessary correction, alteration and arrangement works

have been put forth.

Parallel with the severe earthquakes in our country, similar earthquakes have

occured in Northridge (USA) in 1994 and Kobe (Japan) in 1995. Under earthquake

loads, unforeseen consequences arose of steel moment frame structures expected

performance - which deemed to have high ductility capacity; and it was observed

that brittle failures in column-beam connections occur. In the following years, under

the light of scientific research and laboratory test results, new knowledge has been

produced for the construction and design for ductile and for highly ductile steel

structures. Consequently, proposed procedures have been put into effect by

reflecting to the standards of these countries. Since Turkey is mostly in active

seismic belts; the strict execution of scientific and technical provisions for all design,

construction and supervision phases is clearly important without further

consideration. Because of this necessity, the obligatory disaster code in Turkey;

Specification for Structures to be Built in Disaster Areas (ABYYHY-1997), has

been deemed insufficient especially Section-8, which was dedicated to seismic

design of steel structures. Renovation and correction work of Section-8 has been

initiated and preliminary draft has been submitted to the views and criticism of

engineers by being published in May 2005. In this context, the seismic design part of

the Disaster Code has been valid as of the beginning of 2007 and has become

under new title: Specification for Buildings to be Built in the Seismic Zones (

DBYBHY-2007). As it is gone through, it is seen that especially Section-4 Design

Rules for Steel Structures provisions have been changed radically compared to

former.

This work has been prepared under the light of above mentioned improvements as

master thesis and steel special moment frame systems and connections, which

were developed after Northridge earthquake are investigated. In addition to that,

considering design principles stipulated in Item 4.3.4 of 2007-DBYBHY, design

rules for the column-beam connection ductility level have been disputed and

appliability of typical connection details is investigated. In this context, this thesis is

of four sections.

xxiii

In the first section, ductility conception has been investigated taking into

consideration material and structural ductility perspectives. After this phase, plastic

behavior that constitutes the base for the design of steel moment frames has been

disputed in connection with plastic hinge hyphotesis. In addition to this discussion,

the influence of panel zone and beam-column elements over the plastic behavior of

steel moment frame system connections has been stated. Final conclusions about

the process relevant with connection design developed after the Northridge

Earthquake have been also stated.

In the second section; to form a basis for this work, a chosen sample structure has

been designed in parallel with design principles of Uniform Building Code (UBC-97)

as a system of steel special moment frames in two prime directions. Connections

have been designed as Reduced Beam Section Connection which was developed

after Northridge Earthquake. In this phase, developed construction details of FEMA-

267 and FEMA-350, which based on the test results have been conformed.

The real purpose of the thesis work has been stated in the 3rd section. The structure

has been re-designed under the same loads but taking into consideration 2007

DBYBHY and Turkish construction standards, which had been previously designed

in accordance with 1997-UBC in the 2nd section. Then, it is proceeded to the next

stage for detailing the connection zones to provide high ductility. 2007-DBYBHY

Item 4.3.4 states that in application details, minimum relative drift angle as 0.04

radians requirement should be satisfied and proved with scientific methods as are

given in Appendix.4A of 2007-DBYBHY. In the related standart, only construction

purposes are mentioned and the calculation and construction principles are referred

to FEMA-350.The given six typical connection details have been investigated and

applied. The joint type according to construction details of FEMA-350 and of 2007-

DBYBHY have been intercompared and their common and different points have

been envisaged. In addition, application limits of the structural details have been

stated for each detail; a design course developed and details have been designed

seperately under the specified loads of both standarts conforming design steps of

FEMA-350. The results have been sketched.

In the last section, the extracted results from the work have been assessed. When

we summarize those results briefly; it appears that the constituon of typical joint

details given in Appendix 4A under the specified loads of 2007-DBYBHY has been

realized without any problem. However, some difficulties have been met under the

design loads of FEMA-350: Especially the design of developed type of former joints,

named end plate riveted connection details and welded connection detail which

were used before Northridge Earthquake, have been found problematic. Contrary to

this, the most convenient details have been found as bolted/welded flange plate

connections and reduced beam section connections from the points of both

standards. After all these efforts, finally it is concluded that application limits and

constructive requirements of the typical joint details of 2007-DBYBHY are sufficient

and satisfactory.

1

1. GR

1.1 Giri ve almann Amac

Deprem blgelerinde yer alan yaplarn gvenli ve ekonomik olarak tasarm, yap

tayc sistemlerinin herhangi bir deprem etkisi altnda lineer olmayan davran

gstermeleri ve sneklik dzeyleri ile yakndan ilikilidir [6]. Bunun iindir ki, son

yllarda gelien teknolojik imkanlar vastasyla sneklik dzeyi yksek elik yap

tasarm nem kazanmtr. Bu balamda lkemizde de elik yaplarn giderek daha

fazla ilgi grd ve yaygnlat bir gerektir. 1994 Northridge ve 1995 Kobe

depremlerini izleyen yllarda yaplarn depremde snek davran n plana km ve

doal olarak da elik yaplarn depremde stn davran performans gndeme

gelmitir. lkemizde de 1999 ylnda meydana gelen Kocaeli ve Dzce

depremlerinin ardndan ayn eyler yaanmtr. Bu iki ardk byk afetin

sonrasnda 1997 ylnda yrrle girmi olan zorunlu Afet Blgelerinde Yaplacak

Yaplar Hakknda Ynetmelik (ABYYHY-1997)in depremle alakal blmlerinin

tekrar ele alnp gncelletirilmesi almalar balatlmtr. Bunun yan sra, bu

ynetmeliin elik yaplara ayrlm olan ve olduka yetersiz olan 8. Blmnn de

yeniden dzenlenmesi gerektii anlalmtr. Bu amala 2003 ylnda oluturulan

komitenin youn almalar neticesinde, Afet Ynetmeliinin deprem afeti ile ilgili

ksm Deprem Blgelerinde Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelik (2007-

DBYBHY) olarak deitirilerek 2007 yl itibariyle yrrle girmitir [2].

Yukarda ifade edilen bilgiler nda bu tez almasnn amac, 2007-DBYBHYnin

4. Blmnde moment aktaran elik ereveleri iin belirtilen tasarm kurallarnn

irdelenmesi, buna paralel olarak Bilgilendirme Eki.4Ada ifade edilen snek kolon-

kiri birleim detay tiplerinin tekili iin gerekli olan hesap kriterlerinin belirlenmesi

olarak ekillenmitir. Bu ama dorultusunda, almann birinci blmnde sneklik

kavram aklanm ve moment erevelerinin sneklik performansna tesir eden

kolon, kiri ve panel blgesi gibi elemanlarn davran aklanmtr. Bununla

birlikte, snek davran sergiledii belirtilen kolon-kiri birleim detay tiplerinin

geliim sreci irdelenmitir. kinci blmde ise rnek bir yap seilerek, yaplan

almann kyaslanabilir olabilmesi asndan UBC-1997 yap artnamesi uyarnca

2

tasarm yaplm ve kolon-kiri birleim blgesi FEMA-267 ve FEMA-350de

belirtilen hesap admlar dorultusunda karlatrmal olarak tekil edilmitir [3,4,5].

almann nc blmnde ise, yukarda ifade edilen rnek yapnn tasarm

2007-DBYBHY uyarnca gerekletirilmi, buna paralel olarak birleim blgesinin

detay tekilleri Bilgilendirme Eki.4Ada detay tipleri ele alnarak, FEMA-350de

belirtilen hesap admlar dorultusunda karlatrmal olarak yaplmtr. Bu

noktada, benzer ve farkl ynler tartlm ve zm nerileri getirilmitir.

Son blmde tez almasnn bir zeti ortaya koyulmu, elde edilen sonular

dorultusunda deerlendirmeler yaplmtr.

1.2 Depreme Dayankl Yap Tasarmnda Performans Seviyeleri

Depreme dayankl yap tasarmnda, depremden hemen sonra yapnn ilevine

devam edebilmesi, deprem etkileri altnda oluan hasarn snrl ve onarlabilir

olmas, yap iindekilerin can gvenliinin salanmas ve gmenin nlenmesi gibi

durumlardan yola klarak, yapnn nemi, kullanm amac ve yapdan beklenen

performansa gre deiik snr durumlar gz nnde bulundurulup yapnn hangi

performans seviyesine gre tasarlanacana karar verilmelidir [6,7].

lkemizde 2007 senesi ba itibariyle resmen yrrle giren Deprem Blgelerinde

Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelik [2] ve Amerikan Yap artnamesi (Uniform

Building Code-1997)ne gre yap nem katsays I=1,0 olan binalarda aada ifade

edilen snr durumlara kar belirli dzeyde gvenlik salanmas ngrlmektedir [3].

a) Kullanlabilirlik Snr Durumu : Yapnn mr boyunca ok sayda tekrarlanan

hafif iddetteki depremler altnda yap tayc sisteminde ve yapsal olmayan

elemanlarda hasar meydana gelmemeli, bylece yapnn ilevini aksatmadan

srdrmesi salanmaldr. Bu koul, deprem etkileri altnda elastik snrn pek

almamas ve yerdeitirmelerin ngrlen snr deerlerden daha kk

olmas ile salanabilmektedir.

b) Kontroll Hasar Snr Durumu : Tekrarlanma olasl daha dk olan orta

iddetteki depremler altnda, yap tayc sisteminde ve yapsal olmayan

elemanlarda onarlabilir hasarlarn meydana gelmesine izin verilebilir.

c) Gme Kontrol Snr Durumu : Bu snr durumdaki yaplarda, yapnn mr

boyunca ancak bir defa meydana gelebilecek ok iddetli depremler altnda,

3

yap tayc sisteminde ve yapsal olmayan elemanlarda byk hasar olumas

beklenir. Bu byk hasarn onarlmas da ekonomik adan mmkn olmayabilir.

Buna karn yapnn ksmi ya da toptan gmesine kar birtakm snrlamalar

getirilerek yapnn bahsedilen iddetli depremler altnda dahi gmemesi ve can

kaybnn mutlaka nlenmesi gerekmektedir. Bu koulun salanabilmesi iin yap

sisteminin yeterli bir dayanma sahip olmas ve gme yknden nce yeterli

dzeyde elastik olmayan ekil deitirme yapabilmesi istenir. Bylece deprem

enerjisinin bir blmnn elastiktesi ekil deitirmeler yoluyla tketilmesi

amalanmaktadr [8].

1.3 Depreme Dayankl Yaplarda Aranan zellikler

nceki blmde aklanan snr duruma kar ngrlen gvenliin

salanabilmesi; yapnn genel davrannn kontrol edilmesiyle ve yapnn yeterli

seviyede yatay rijitlik, dayanm ve sneklik zelliklerine sahip olmas ile mmkn

olmaktadr.

1.3.1 Yapnn Genel Davran

Yapnn genel davrannn istendii gibi olabilmesi iin, tayc sistemin

dzenlenmesinde aadaki zelliklerin ortaya kmasna zen gsterilmektedir [8].

a) Tayc Sitemin Basitlii : Deprem etkilerinin meydana geldii yerden zemine

ak ve dolayl yollardan iletilmesi salanmaldr. Bu tr basitlik durumunda,

tayc sistemin modellenmesi, zmlenmesi, boyutlandrlmas ve

uygulanmas ok daha az belirsizlik ierir ve bu tr bir yapnn deprem

davrannn belirlenmesi ok daha gvenilirdir.

b) Dzgnlk ve Simetri : Tayc sistem elemanlar planda dzgn datlmal,

gerekmesi halinde yap planda belli ksmlara ayrlarak bu zellik salanmaldr.

c) Demelerin Dzlemleri erisinde Rijit Diyafram Etkisi : Binann demeleri;

tayc sistemin deprem davrannda, deprem kuvvetlerinin toplanmas,

datlmas ve sistemin beraber almas bakmndan nemli bir rol oynar. Bu

nedenle demelerin yeterli rijitlie sahip olmas ok nemlidir. Planda ok

dank veya ok uzun dikdrtgen eklinde bina dzeninden ve byk

boluklardan, demenin rijit diyafram etkisi nlenecei iin kanlmaldr.

4

d) Yeterli Temel: Temelin ve st yapya balantsnn yeterli seviyede

dzenlenmesiyle, btn binann deprem etkisinde dzgn bir ekilde zorlanmas

ve etkilerin olumamas salanmaldr.

1.3.2 Rijitlik ve Dayanm

a) Rijitlik: Dey ve yatay iletme ykleri altnda, yapnn yer deitirmeleri lineer-

elastik blgede kalmal ve snrl olmaldr. Bylece, kullanlabilirlik snr

durumuna kar belirli bir gvenlik salanabilmektedir [8].

b) Dayanm: Yapnn gme yk yeterince byk olmal, tasarma esas olan

dey ve yatay hesap ykleri altnda blgesel ve ani gmeler meydana

gelmemeli, ayrca sistem tayc elemanlarnda burkulma etkisinden dolay

gmeler meydana gelmemelidir. zellikle ok katl yaplarda, ikinci mertebe

etkilerinin yol at stabilite yetersizlii nedeniyle gme yknn nemli

oranda azaltlabilecei gz nnde bulundurulmaldr [8].

1.3.3 Sneklik

Sneklik, bir kesitin veya bir elemann veya bir tayc sistemin, d ykte nemli bir

deime olmakszn, elastik snrn tesinde ekil deitirme, dolaysyla yer

deitirme yapma zelliinin lsdr. Saysal ifade ile gme srasndaki toplam

ekil deitirmelerin lineer ekil deitirmelere oran sistem sneklik oran olarak

tanmlanmaktadr. Gmeden nce yap yeterli dzeyde lineer olmayan ekil

deitirme yapabilmeli, yani sistem sneklik oran byk deerler alabilmelidir [9].

f

f

f

max

y

y max0

A

B

C

elastik

elasto-plastik

ekil 1.1: Sneklik Tanm [9]

5

ekil 1.1de bir elemann kuvvet-yer deitirme ilikisi grafiksel olarak ifade

edilmitir. ekilde, OAC dorultusu elemann mevcut elasto-plastik davranna,

OAB ise elastik zelliin devam etmesi durumunda eriilen maks en byk yer

deitirmesine kar gelmektedir.

Sistem sneklik orannn byk olmas, yksek iddetteki depremlerde meydana

gelen elasto-plastik davran srasnda yapnn tkettii deprem enerjisinin

artmasn, deprem hasarlarnn ve ani gme riskinin azalmasn salamaktadr.

Grld zere, sistem sneklik oran deprem etkileri altnda yapnn davrann

belirleyen nemli bir zelliktir. Bu nedenle yrrlkte olan uluslararas ve ulusal

deprem ynetmeliklerinde sistem sneklik oranna () bal olarak bir yap davran

katsays (R) tanmlanmakta ve yap sisteminin lineer-elastik teoriye gre hesab ile

elde edilen deprem i kuvvetleri bu davran katsaysna blnerek azaltlmaktadr.

Bu ekilde, sistemin lineer-elastik snr tesindeki davran hesaba katlmaya

allmaktadr.

1.4 Yap Sistemlerinin Sneklik Dzeyine Gre Snflandrlmas

Tasarmda ngrlen ve elastoplastik hesap sonucunda elde edilen sistem sneklik

oran ve buna bal olarak belirlenen yap davran katsays asndan, yap

sistemleri aada ekil 1.2de ifade edildii ekliyle snflandrlabilirler [6].

ekil 1.2: Yaplarda Dayanm - Sneklik likisi [6]

6

a) Elastik Davranan Yaplar: nemleri nedeniyle baz yaplar yatay ykler altnda

lineer-elastik davranacak ekilde boyutlandrlrlar. Bu tr yaplarn yk

parametresi-yer deitirme (P-) bantlar OAA gibidir ve sneklik dzeyleri

ok dktr (R = 1,5~2). stinat yaplar, otoyol perde sistem kenar ayaklar bu

tr yaplara rnek olarak verilebilir [6].

b) Snek Davranan Yaplar: Elastik davranan yaplarn dnda kalan dier

yaplarda lineer-elastik snrn tesindeki ekil deitirme ve yer deitirmelere

izin verilebilir. Lineer olmayan ekil deitirmelerin salad sneklik nedeniyle,

sz konusu yaplar lineer-elastik davrana kar gelen deprem kuvvetlerinden

daha kk deprem kuvvetlerine kar koyacak ekilde boyutlandrlrlar.

Deprem etkileri altnda snek davran sergileyen bir yap sisteminin sneklik

dzeyi genel olarak malzeme zelliklerine, enkesit geometrisine, sistem

zelliklerine, hiperstatiklik derecesine ve sneklik dzeyini arttracak konstrktif

nlemlere bal olarak deimektedir. Bu bakmdan snek yaplar, normal

sneklikli yaplar ve yksek sneklikli yaplar olmak zere iki ksmda

deerlendirilebilir [6].

a.2) Normal Sneklikli Yaplar: Bu tr yaplarn yk parametresi-yer deitirme

parametre bants OBB eklindedir ve 2007 Deprem Ynetmelii Tablo

2.5de ngrlen yap davran katsays R = 2~4 arasnda deimektedir.

b.2) Yksek Sneklikli Yaplar: Bu gruba giren yap sistemleri yksek sneklik

dzeyine sahip olacak ekilde tasarlanrlar. Artan yatay ykler altnda (P-)

bants ematik olarak OCC eklinde olan bu yaplar iin R = 4~8

arasnda deien davran katsaylar gz nne alnmaktadr.

1.5 Sneklik Dzeyi Yksek Moment Aktaran elik ereve Sistemlerinin

Tasarm

Snek elik yaplar, zellikle 1994de meydana gelen Northridge-Kaliforniya ve

1995de meydana gelen Kobe depremlerinden sonra daha da nem kazanmtr.

Snek bir yapnn enerji yutma zellii nedeniyle herhangi bir depremde maruz

kalaca yatay yklerin iddeti, sneklik dzeyi dk bir yapya gre daha azdr.

Deprem Blgelerinde Yaplacak Binalar Hakknda Ynetmelik2007, Madde

(2.7)de bu durum toplam edeer deprem yk ifadesindeki Ra(T1) deprem yk

azaltma katsays ile gz nne alnmtr [10].

7

)T(R/)T(WAV 1a1t = (1.1)

Bu ifadede (W) binann toplam arln, A(T1) spektral ivme katsaysn ve (T1) ise

yapnn birinci doal titreim periyodunu gstermektedir. Ra(T1) katsaysnn yapnn

sneklii ile artmas nedeniyle, sneklik dzeyi arttka yapya etkiyen edeer

deprem yk de azalr.

Bu blmde; sneklik ile bir tayc sistemin enerji snmleme kapasitesi arasndaki

iliki, plastik mafsal kavram, moment aktaran tayc sistemlerin ve elemanlarnn

sneklik kapasitelerini etkileyen faktrler ve snek tasarm ilkeleri ksaca verilecektir.

1.5.1 eliin Sneklik ve Enerji Snmleme zellii

elik malzemesinde sneklik en basit tarifle eliin elastik tesi ekil deitirme

yapabilme kabiliyetidir. Bu durum farkl dayanmlara sahip elik snflarnda

farkllklar gsterir. ekil 1.3de aka grld zere yksek mukavemete sahip

eliklerde ekil deitirme yetenei daha zayftr. Bu sebepten dolay yksek

mukavemete sahip elikler sismik aktif blgelerde deprem ykleri altnda zorlanan

yap elemanlarnda dikkatle kullanlmaldr [11].

1960 senesi ncesine kadar sneklik tanm sadece malzeme davrann anlatmak

amacyla kullanlrd. Bu konuda izleyen yllarda yaplan almalar sneklik

tanmnn malzeme boyutundan eleman, kesit ve tayc sistem boyutuna kadar

geni bir yelpazede deerlendirilmesi gerektiini ortaya koymutur. Bu almalar

neticesinde ekil 1.4de ifade edilen sneklik eitleri literatre kazandrlmtr.

ekil 1.3: Farkl eliklerin Gerilme-ekil Deitirme Diyagramlar [11]

8

ekil 1.4: Sneklik eitleri [11]

Malzeme sneklii veya ekil deitirme sneklii, malzemenin plastik ekil

deitirebilme zelliidir.

Kesit sneklii, kesitin ekil deitirmeleri, kesiti oluturan paralarn birbiriyle

etkileimi ile ilgilidir.

Eleman sneklii veya dnme deformasyon kabiliyeti, eleman kesit ve

karakteristik zellikleri ile ilgilidir.

Yapsal sneklik veya sistemin deplasman kabiliyeti, yapnn tmsel

davranyla alakaldr.

Enerji sneklii, snmlenen sismik enerji ile aklanmaktadr.

9

Tm bu sneklik kavramlar arasnda dorusal bir ba vardr. yle ki, enerji

sneklii eleman ve yapsal snekliin beraber deerlendirilmesi ile aklanabilir.

Eleman sneklii ise elemann karakteristik kesit zellikleri ve malzeme snekliinin

bilekesidir.

elik, elastik snrn tesinde plastik blge ierisinde gerilmeye maruz brakldnda,

tekrarl ykleme ve boaltmalar ile gerilmeler esnasnda eitli zellikler arz eder. lk

zellik, ekil 1.5 (a)da da grld zere = 0~y aralnda tekrarl ykleme-

boalma etkisi altnda rijitlik E olmak zere, davran elastiktir [10].

ekil 1.5: eliin Tekrarl Gerilme-ekil Deitirme Erisi ve Baushinger Etkisi [10]

Yine ayn ekilden grld gibi, gerilmenin boaltlp aksi istikamette ykleme

yaplmas halinde ( = - y), akma noktasndaki keskin ke kaybolmakta ve akmak

daha abuk balamaktadr. Bu davran eliin olaan bir zellii olmakla beraber

Baushinger Etkisi olarak bilinmektedir (ekil 1.5-d). Eer ters ykleme gerilme

pekleme blgesine varlmadan yaplrsa bu noktada da akma platosuna rastlanr.

Dier taraftan ekil 1.5 (b)de grld gibi gerilme peklemesi blgesine

girildikten sonra ters ykleme yaplrsa akma platosunun kaybolduu grlmektedir.

Tekrarl plastik yklemelere maruz kalan eliin en nemli zellii enerji snmleme

kapasitesi olarak bilinmektedir. Bir elik elemannn plastik ekil deitirme

yapabilmesi iin gerekli olan enerji, plastik kuvvet ile plastik ekil deitirmenin

arplmas ile bulunur. Bu enerjiye isterik enerji denilmektedir. Kinetik veya elastik

10

deformasyon enerjisinin aksine histerik enerji geriye dn olmayan, dier bir

deyile tketilmi olan enerjidir. ekil 1.5 (c)de plastikleme blgesinde yklenen ve

bolatlan (EH) taral alann bir ifadesi olup histerik enerjisi Denk.(1.2) ile

hesaplanmaktadr [10].

)(PE ymaxyH = (1.2)

Tam evrimsel ykleme-boaltma durumunda ekil 1.5 (d)deki taral alan ifade

eden histerik enerji ise Denk.(1.3) yardmyla hesaplanmaktadr.

[ ])2()(PE yminmaxymaxyH + (1.3)

Bu noktada, histerik enerjinin daha hassas hesab iin Baushinger etkisi nedeni ile

meydana gelen enerji kaybnn da gz nnde bulundurulmas gerekmektedir.

Sonu olarak, evrimsel yk olarak nitelendirilebilecek olan deprem yk altnda bir

tayc sistem tarafndan snmlenen ED deprem enerjisi, EK kinetik enerji, Ee

elastik deformasyon enerjisi ve EH harcanan plastik deformasyon enerjisinin toplam

olarak Denk.(1.4)de olduu gibi ifade edilebilmektedir.

KeHD EEEE ++= (1.4)

1.5.2 Plastik Mafsal Kavram

Snek elik yap tasarmn doru alglayabilmek iin plastik mafsal kavramnn

bilinmesi gerekir. Bu ksmda plastik mafsal hipotezi ve elik yaplarda plastikleme

davran zetle anlatlacaktr.

1.5.2.1 Plastik Mafsal Hipotezi

Toplam ekil deitirmelerin lineer ekil deitirmelere oran olarak tanmlanan

sneklik orannn byk olduu ve lineer olmayan ekil deitirmelerin kk bir

blgeye yayld sistemlerde, lineer olmayan eilme ekil deitirmelerinin plastik

mafsal ad verilen belirli kesitlerde topland, bunun dndaki blgelerde sistemin

lineer-elastik davrand varsaylabilir. Bu hipoteze plastik mafsal hipotezi ad verilir

[12].

11

Gerek eilme momenti erilik bants ekil 1.6da verilen bir dzlem ubuk

elemann belirli bir blgesine ait eilme momenti diyagram, toplam eilme ekil

deitirmeleri ve lineer olmayan ekil deitirmeler ekil 1.7de grlmektedir.

ekil 1.6: Eilme Momenti - Erilik Diyagram [12]

Plastik mafsal hipotezinde, ubuk eleman zerinde lp uzunluundaki bir blgeye

yaylan lineer olmayan (plastik) ekil deitirmelerin

='l

pp

p

ds (1.5)

eklinde plastik mafsal olarak tanmlanan bir noktada topland varsaylmaktadr.

Bu ifadede p plastik mafsaln dnmesini gstermektedir.

Plastik mafsal hipotezinin uygulanmas, gerek eilme momenti erilik bantsnn

ekil 1.8de ve Denk.(1.6) ile Denk.(1.7)de ifade edildii ekliyle iki doru

parasnn idealletirilmesine denk gelmektedir.

EI

M iin MpM = (1.6)

maks,p iin MpM = (1.7)

12

ekil 1.7: Lineer Olmayan ekil Deitirmeler [12]

ekil 1.8: dealletirilmi Bnye Bants [12]

Artan d ykler altnda plastik mafsaln dnmesi artarak dnme kapasitesi ad

verilen bir snr deere eit olunca, meydana gelen byk plastik ekil deitirmeler

nedeniyle kesit kullanlamaz hale gelir. Yap sisteminin bir veya daha ok kesitindeki

13

plastik mafsal dnmelerinin dnme kapasitesine ulamas ise, yapnn tmnn

kullanlamaz hale gelmesine, dier bir deyile gmesine neden olmaktadr.

Dnme kapasitesi eilme momenti diyagramnn ekline ve )M( bantsna

bal olarak Denk.(1.8) yardmyla belirlenebilir.

)( dsmaks maks'l

pp

p

= (1.8)

1.5.2.2 elik Yaplarda Plastik Mafsal Davran

elik yaplarn snek davrannda plastik mafsal kavramnn nemli bir yeri vardr.

ekil 1.9da ortasndan tekil ykle yklenmi basit bir kiri grlmektedir. P tekil

yk mtemadiyen arttrldnda kiriin en d lifleri y akma gerilmesine

ulaacaktr. Bu safhaya kadar kiriteki gerilme dalm dorusaldr ve kesitin

tad moment deeri My olur. Tekil yk deerinin arttrlmas ile kiri kesitinin en

d liflerine ilave olarak tarafsz eksene doru i lifler de y akma snr gerilmesine

ular. Bu durum ekil 1.9 (d) ve ekil 1.10da aka grlebilmektedir. M2

momentine ulald anda kesitin bir ksmnda akma olumu bir ksm ise henz

elastik blgededir. Bu arada akma blgesi dtan ie doru ilerledii gibi, ekil 1.9

(c)de de grlecei zere kesitte My momentini geen blgeler de de akma

balayacaktr. Dier bir deyile plastikleme kiri boyunca yaylmaktadr. ekil 1.9

(a)daki gerilme-ekil deitirme diyagramndan anlalaca zere y akma snr

gerilmesine ulaan kesitler ekil deitirmenin artmasyla daha fazla gerilmeye

maruz kalmazlar, ancak ok byk deformasyonlar yapabilirler. Ykn daha da

artmasyla kiriin ortasndaki kesitin tm birden akma gerilmesine ular. Bu

durumda kesit tarafndan tanan moment kesitin plastik moment kapasitesi olarak

nitelendirip Mp eklinde ifade edilir. Teoride plastiklemenin , momentin en byk

deerine ulat noktada meydana geldii kabul edilir. Mp momentini oluturan yk

daha da arttrlrsa kesit bu noktadan itibaren gerek bir mafsal davran gsterir.

Kesitin tamamen plastikletii bu durumda Mp momentinin bulunduu kesitte plastik

mafsal olumutur. Bu kesitin tayaca moment Denk.(1.9) yardmyla aadaki

gibi hesaplanr [10].

ypxp WM = (1.9)

Bu ifadede Wpx plastik mafsal noktasndaki kesitin plastik mukavemet momentidir.

14

ekil 1.9: Plastikleme [10]

ekil 1.10: Kesitte Plastikleme [10]

15

1.6 Moment Aktaran elik ereve Sistemlerinin Deprem Davran

Moment aktaran ereve sistemleri ekil 1.11de de grld ekliyle birbirine rijit

olarak balanm kolon ve kiri elemanlarndan oluur. Yanal yklere mukavemet,

esas olarak ereve elemanlarnda ve birleimlerinde moment ve kesme

kuvvetlerinin oluumu ile geliir [10].

ekil 1.11: Sneklik Dzeyi Yksek Moment erevesi [10]

Moment aktaran elik ereve sistemleri sismik aktivitenin yksek olduu birok

blgede yaygn ekilde kullanlmaktadr. Bunun nedeni, bu ereve sistemlerinin

yksek sneklik kapasiteleridir. Ancak, elik ereve sistemlerinin deprem etkisi

altnda gsterdikleri performansa duyulan gven, 1994 Northridge (Los Angles-

Kaliforniya, A.B.D) ve 1995te meydana gelen Kobe (Japonya) depremlerinin

ardndan bir miktar zedelenmitir. elik ereve sistemleri, her iki depremde de

beklenen performans gsterememi ve kolon-kiri birleimlerinde gevrek krlmalar

olumutur (Bknz. Blm 1.7). yle ki, Northridge depreminde hasar gren elik

moment ereveli binalarn ou, yap standartlarnn ngrd temel koullar

salam ve snrl yapsal hasara ramen tmden yklma grlmemitir. Bununla

birlikte binalarn davran mhendislerin ngrd karakterde olmamtr ve baz

blgelerde grlen yer sarsntlar, standartlarn ngrd seviyeden az olmasna

ramen olduka fazla ekonomik kayp grlmtr. Yksek sneklik kapasitelerine

ramen gzlenen bu performans dkl, moment aktaran ereve sistemlerinin

davranlar hakknda bilinenlerin yeterli olmad sonucunu dourmutur. Bu

16

tespitlerle beraber ulalan sonularn ardndan moment erevelerinin bu balamda

deerlendirilmesi Northridgeden nce ve Northridgeden sonra diye adlandrmamza

yol aacak standartlarn gelimesine vesile olmutur [13].

Bu blmde, eksik bilgilerin tamamlanmas dorultusunda Northridge ve Kobe

depremlerini izleyen yllarda, zellikle A.B.Dde yaplm olan aratrmalardan elde

edilen sonulardan moment aktaran elik ereve sistemlerin tasarmna yansyan

ksmlara ksaca deinilecektir. Bu ksmlar moment erevelerinde yksek

snekliin salanabilmesi asndan ngrlen plastikleme mekanizmas, rijit

birleim noktasnn asal deformasyonuna katk salayan elemanlardan panel

blgesinin, kirilerin ve kolonlarn sahip olmas gereken zellikler olarak

sralanabilirler.

1.6.1 Moment erevesi Sisteminde ngrlen Plastikleme Mekanizmas

ekil 1.12de de grlecei zere moment aktaran elik ereve sistemleri, ar

deprem ykleri altnda plastik mafsallarn kolonlardan ziyade kirilerde olumas

halinde daha fazla histerik enerji snmlerler. Plastik mafsallarn kirilerde olumas

sonucu ortaya kan gme mekanizmas ayn ekil zerinde grld gibi

yumuak kat mekanizmasnn oluumunu nler. Bu balamda, plastik mafsallarn

kolonlardan ziyade kirilerde oluacak ekilde boyutlandrlan ereve sistemlerine

kuvvetli kolon-zayf kiri sistemleri ad verilmektedir [10].

ekil 1.12: Moment erevesi Plastikleme Mekanizmalar [10]

17

Bir ok yap standardnn yan sra lkemizde yrrlkte olan Deprem Blgelerinde

Yaplacak Yaplar Hakknda Ynetmelik-2007de belirtildii zere kuvvetli kolon-

zayf kiri ilkesiyle moment aktaran ereve tasarm iin, bir erevede dm

noktasnda birleen kolon elemanlar plastik moment kapasiteleri toplam, ayn

birleim noktasndaki kiri elemanlar plastik moment kapasiteleri toplamndan belli

oranda byk olmas koulu snek tasarm kriteri olarak benimsenmitir (Bknz

Blm 1.8).

1.6.2 Kolon-Kiri Birleim Noktasnda Panel Blgesinin Davran

Yksek sneklikli moment aktaran elik ereve sistemlerin deprem etkisi altnda

gereken performans gsterebilmesi iin kolon-kiri birleimlerinin yeterli seviyede

boyutlandrlm olmas gerekmektedir (Bknz. ekil 1.13). Depreme dayankl olarak

tasarlanan ok katl ereve sistemlerinde yatay ykler altnda sisteme etkiyecek

enerjinin stabilite kayb olmadan snmlenebilmesi iin plastik mafsallarn kiriler

zerinde olumas beklenir. Bunun iin tasarmc, kolon-kiri birleim blgesinde

gereklemesi olas mekanizma kayplarnn nne geecek nlemleri almak

zorundadr. Bu amala birleim noktasnda olumas muhtemel akma, buruma ve

panel blgesi yk tama kayb durumlarnn nlenmesi gerekmektedir. Birleim

noktasnda panel blgesi kiri balklar hizasnda kolon gvdesinde tekil edilen

sreklilik levhalar ile kolon balklar tarafndan evrelenen yaklak dikdrtgen

formdaki blge olarak ifade edilmekte olup ekil 1.13de grld gibi bu noktada

tekil edilen takviye levhalar, kolon gvdesinde olumas muhtemel akma ve

buruma durumlarn etkin biimde nler [10].

ekil 1.13: Kolon-Kiri Birleim Noktas ve Panel Blgesi [10]

18

Kiri ularnda plastik mafsal oluumunu kontrol edecek dier bir faktr, panel

blgesinde ekil 1.14de ifade edilen kesit tesirlerinden dolay oluan kesme

kuvvetlerinin douraca kayma gerilmelerinin kritik seviyelere ulamas ve bu

blgede levha burumas olumasdr. Bu nedenle panel blgesinde kayma

gerilmelerinin ulat deerler gz ard edilememelidir. Ancak, panel blgesinin

kesme kuvveti kapasitesi evrimsel ykler altnda sistemde olumas ngrlen

sneklii salayacak dengeli akma mekanizmasna katkda bulunacak deerde

deilse, bir baka deyile panel blgesinde kolon gvde levhasnn burumas

engellenemiyorsa, panel blgesinin kaynakl takviye levhalar veya diyagonal

berkitme levhalar yardmyla yeteri kadar takviye edilmesi gerekmektedir. Bu

noktada panel blgesinde bu amala yaplmas gereken kontroller ve konstrktif

gereklerle alakal kriteler Amerikan Yap artnamesi UBC-1997de ve Trk Deprem

artnamesinin (2007-DBYBHY) revize edilmi son basmnda yer almaktadr. (Bknz.

Blm 2 ve Blm 3)

ekil 1.14: Panel Blgesine Tesir Eden Kesit Tesirleri ve Panel Blgesi Davran

Yukarda ifade edilen tasarm gereksinimleri altnda rijit ereve sistemlerinin

deiken deprem ykleri nedeniyle snek davran gstererek, moment tama

kapasitesini kaybetmeden, histerik evrimsel enerji sarf etme mekanizmas ile

deprem enerjisini snmlemesi istenir. Bu balamda rijit ereve sistemlerinin

19

birleim noktas istenilen performans seviyesinde olmaldr. Northridge depremi

sonras yaplan test almalar neticesinde istenilen snek davran iin birleim

noktasnda minimum 0,03 radyan deformasyon as ngrlmtr. Bu noktada

birleim blgesinin snek davrannda sadece plastiklemenin olutuu kiri

elemanndaki plastik mafsal noktasnn deil, ayn zamanda panel blgesinin

buruma etkileri nlenmi halde deformasyona katks olduu gzlemlenmitir. yle

ki, yukarda ifade edilen evrimsel ykler altnda panel blgesine etkiyen kesit

tesirlerinden dolay panel blgesinin davran ekil 1.14de gsterilmi olup bu ekil

deitirme altnda, birleim blgesinin toplam enerji snmlemesinin aklamas

olan ekil 1.15deki moment-deformasyon grafiinde panel blgesinin katks aka

grlmektedir [14].

ekil 1.15: Panel Blgesi Moment-Deformasyon Erileri Deneysel Sonular [14]

Daha evvel ifade edildii zere birleim blgesinin tam snek davran

gsterebilmesi iin plastikleme oluacak kiri eleman ile beraber panel blgesinin

de dengeli akma mekanizmasna maksimum katks istenmektedir. Bu balamda

panel blgesinin, sistemde ngrlen moment tama kapasitesinde nemli bir

azalma olmakszn yeterli deformasyonun gerekleebilmesi iin buruma etkilerini

nleyecek yeterli takviyeden daha fazlas ile glendirilmesi istenmemektedir. Bu

noktada tam rijitletirilmi panel blgeli birleim ile yeterli derecede dayanma sahip

20

panel blgeli birleimler zerinde yaplan deneyler sonucu elde edilen moment

deformasyon grafikleri ekil 1.16 ve ekil 1.17de gsterilmitir. Bilindii zere

Baushinger etkisini de barndran moment-deformasyon erileri altnda kalan toplam

alan sistem tarafndan snmlenen enerjinin matematiksel ifadesidir. Bu noktada

ekil 1.16 ve ekil 1.17deki moment-deformasyon erileri incelendiinde yeterli

derecede dayanm salanm panel blgeli moment ereve sistemler, gereinden

fazla rijitletirilmi moment ereve sistemlerine nazaran daha fazla histerik enerji

snmledii aka grlmektedir [14].

ekil 1.16: Orta Dayanml Panel Blgeli Birleim in Deneysel Moment-Asal

Deformasyon Grafii [14]

ekil 1.17: Rijit Panel Blgeli Birleim in Deneysel Moment-Asal Deformasyon

Grafii [14]

21

1.6.3 Kolon-Kiri Birleim Noktasnda Kiri Elemannn Davran

Moment aktaran elik ereve sistemlerinin toplam yk tama kapasitesini etkileyen

faktrlerden biri de birleim noktasndaki kirilerin eilme momenti kapasitesidir.

elik kirilerde yk tama kapasitesi kayb, kiri balklarnda ve gvde levhasnda

meydana gelen yerel burkulma ve yanal burkulma nedeniyle oluur (Bknz. ekil

1.18) [15].

ekil 1.18: Birleim Blgesinde kiri Elemannda Yanal Burkulma [15]

iddetli deprem etkisinde, kiri elemanna ait moment-asal deformasyon erisi

uzun bir plato oluturabilmelidir. Yk tama kapasitesi kayplar daha ok yerel

burkulmalar nedeniyle meydana gelmektedir. Bir kiriin tipik moment- asal

deformasyon erisi ekil 1.19da grlmektedir. Yeterli seviyede snek davran

salanabilmesi iin kiriin kesit zellikleri ve fiziksel evresi yle olmaldr ki ekilde

dolu izgi ile gsterilen plato oluabilmeli, kesikli izgi ile gsterildii gibi moment

tama kapasitesinde d gzlenmemelidir [10].

ekil 1.19: Kiri Eleman Moment-Rotasyon Erisi ve Kiri Enkesiti [10]

22

Moment aktaran elik ereve birleimlerinin sismik tasarmnda, yukarda ifade

edilen bilgiler nda, gvde burkulmas, balk burkulmas ve yanal burkulma

durumlar srekli ilgi ekmitir. Bu balamda eilme deformasyonlar esas

alndnda, eilme snekliini olabildii

çelik yapılarda moment çerçevelerinin süneklik düzeyini belirleyen

Documents