beton perde duvar
Beton

İnşaat Perde Duvar Nedir? Perde Çeşitleri Nelerdir?

Perde Duvar

Perde duvar planda uzun kenarının lw, kalınlığına bw oranı en az 7 olan düşey taşıyıcı betonarme elemanlardır. Bir binanın deprem güvenliğine en büyük katkıyı yapan taşıyıcı elemanlar perde duvarlardır. Bunlar yapıya rijitlik, dayanım ve süneklilik sağlarlar.

Yüksek bir yapıda bulunan perdeler, yatay yükler altında bir konsol kiriş gibi davranırlar. Konsol perdelerde yatay yüklerden oluşan eğilme momenti yanında, düşey yüklerden meydana gelen eksenel normal kuvvetler de bulunmaktadır. Kolonlarla kıyaslandığında rijitlikleri nedeniyle önemli bir eğilme momenti taşıdıkları halde, taşıdıkları normal kuvvet o kadar büyük değildir. Bu nedenle kesitlerinde eğilme momentleri hakimdir. Eksenel kuvvetlerin küçük olması sebebiyle perde temel tabanlarında çekme oluşacaktır. Bu nedenle perde duvarlarda büyük boyutlarda temellere ihtiyaç duyulur.

Perdelerin planda yerleri ve geometrileri genellikle mimari fonksiyonların bir sonucu olarak ortaya çıkar. Buna bağlı olarak perde duvarların kesitleri Şekil 6.14’te görüldüğü gibi çok farklı olabilmektedir.

Perde Duvar Kesitleri
Şekil 6.14 Perde Kesitlerine Örnekler

Bunların her biri için betonarme davranışları ve çözümleri farklı olduğundan her biri için ayrı ayrı hesap yapılması çok zor olabilir. Bu nedenle uygulamada genelde hesap yapılmadan yönetmeliklerde verilen minimum donatılar perdelere yerleştirilmektedir. Uygulama projelerinde de perde duvar için minimum donatılar yeterli olur. Ancak eğilme momentinin aşırı büyük olduğu durumlarda veya çok yüksek yapılarda yönetmeliklerdeki minimum donatılar yetersiz kalabilir (Doğangün, 2002).

Yeterli enine ve boyuna donatı kullanıldığında ve özel donatı detaylarına dikkat edildiğinde perde duvarlar orta şiddetteki deprem altında yapıya gerekli direnci sağlar ve taşıyıcı sistemde sakıncalı hasarların oluşmasına izin vermezler. Yüksek şiddetli depremlerde de yapı ve taşıyıcı sistemin ihtiyaç duyduğu rijitlik ve sünekliliği sağlayarak hasar görürler.

Hasarlar momentin ve kesme kuvvetinin maksimum olduğu perde ve temel birleşim düzeyinin hemen üstünde oluşur. Perde duvarlarda eğilme kırılması, eğik asal çekme kırılması, perde ve temel birleşiminde kayma, eğilme ve taban kaymasının bir arada oluşması şeklinde kırılmalar meydana gelebilir. Genellikle, perde ve temel birleşiminde yeterli filiz donatısı bulunmadığı zaman bu birleşimde kayma gözlenir. Bu nedenle filiz donatısı miktarı arttırılmalı ve perde tabanına düzgünce dağıtılmalıdır (Atımtay, 2000).

Perde Duvar Boyut Koşulları

Perde kalınlığı, kat yüksekliğinin 1/15’inden ve 200 mm’den az olmamalıdır. Ancak Denk. 6.5’in sağlandığı perdelerde, kritik perde duvar yüksekliği boyunca perde kalınlığı kat yüksekliğinin 1/12’sinden az olamaz.

Hw/lw> 2.0                                                                                                            (6.5)

Hw temel üstünden itibaren ölçülen toplam perde yüksekliği, lw perdenin veya bağ kirişin perde parçasının plandaki uzunluğudur.

Deprem yüklerinin tümünün bina yüksekliği boyunca sadece perdeler tarafından taşındığı binalarda, Denk. 6.6 ile verilen koşulların her ikisinin de sağlanması durumunda perde duvar kalınlığı, binadaki en yüksek katın yüksekliğinin 1/20’sinden ve 150 mm’den az olmamalıdır.

Burada ∑ Ag deprem doğrultusuna parelel yapı elemanlarının enkesit alanları toplamı, ∑ Ap binanın tüm katlarının plan alanlarının toplamı, Vt binaya etkiyen toplam deprem yükü, fctd betonun tasarım çekme dayanımını göstermektedir.

Aksi halde perde duvar kalınlığı kat yüksekliğinin 1/15’inden ve 200 mm’den az olmaması gerekir. Denk. 6.6’nın bodrum katların çevresinde çok rijit betonarme perdelerin bulunduğu binalarda zemin kat düzeyinde, diğer binalarda ise temel üst kotu düzeyinde uygulanması gerekir (A.B.Y.Y.H.Y, 1998).

Atımtay (2000)’de perde duvarların tabanından ölçülen “ Hcr ” denilen kritik yükseklik içinde maksimum moment ve maksimum kesme kuvvetinin beraber bulunacağı ve bunun sonucunda elastik ötesi hasarların perde duvarın bu yüksekliği içinde meydana geleceği belirtilmektedir. Bu nedenle kritik perde yüksekliği içinde özel donatı detaylandırılması yapılmalıdır. Bu özel donatı detaylandırılması, perdenin tersinir yüklemeler altında hasar gören bölgesinde düşey donatısının burkulmasını önlemek, betonun ezilmeye tekabül eden birim deformasyonunu arttırarak betona olabildiğince süneklilik kazandırmak, ek boyuna donatı kullanarak perde kesitinin moment kapasitesini arttırarak, yoğun çatlamış bölgede betonun parçalanarak dağılmasını engellemeye yöneliktir.

Temel üstünden itibaren kritik perde yüksekliği, 2.lw değerini aşmamak üzere, Denk. 6.7’de verilen her iki değerden elverişsiz olanını sağlayacak biçimde belirlenmesi gerekmektedir.

Hcr ≥ lw                                                                                                                 (6.7a)

Hcr ≥ Hw/6                                                                                                           (6.7b)

Buradaki Hcr kritik perde yüksekliği, lw perdenin veya bağ kirişli perde parçasının plandaki uzunluğu, Hw temel üst kotundan itibaren toplam perde yüksekliğidir.

Bodrum katlarında rijitliği üst katlara oranla çok büyük olan betonarme çevre perdelerinin bulunduğu ve bodrum kat döşemelerinin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, Hw ve Hcr büyüklükleri zemin kat döşemesinden itibaren yukarıya doğru göz önüne alınması gerekir. Bu tür binalarda kritik perde yüksekliğinin, en az zemin katın altındaki ilk bodrum katın yüksekliği boyunca aşağıya doğru ayrıca uzatılması gerekmektedir.

Hw / lw> 2.0 olan perdelerin planda her iki ucunda perde uç bölgeleri oluşturulması gerekmektedir. Perde uç bölgeleri perdenin kendi kalınlığı içinde oluşturulabileceği gibi perdeye birleşen diğer bir perdenin veya perdenin ucunda genişletilmiş bir kesitin içinde de düzenlenebilmektedir.

Dikdörtgen kesitli perdelerde kritik perde yüksekliği boyunca uç bölgelerinin her birinin plandaki uzunluğu perdenin plandaki toplam uzunluğunun %20’ sinden ve perde kalınlığının iki katından daha az olmaması gerekir. Kritik perde yüksekliğinin üstünde kalan perde kesimi boyunca ise, perde uç bölgelerinin her birinin plandaki uzunluğu perdenin plandaki toplam uzunluğunun %10’undan ve perde kalınlığından az olmamalıdır. Perde uç bölgelerinin, perdeye birleşen diğer bir perdenin veya perdenin ucunda genişletilmiş bir kesitin içinde düzenlenmesi durumunda, her bir perde uç bölgesinin enkesit alanı, en az dikdörtgen kesitli perdeler için yukarıda tanımlanan alana eşit olmalıdır. Perdelerde sağlanması gereken boyut koşulları Şekil 6.15’te gösterilmiştir (A.B.Y.Y.H.Y, 1998).

Perdeler duvar Boyut Koşulları
Şekil 6.15 Perdelerde Boyut Koşulları

Perde Gövde ve Uç Bölgelerindeki Donatı Koşulları

Orta yükseklikteki perdelerde genellikle çok büyük kesit etkileri meydana gelmez. Bu nedenle donatısı çevreye düzgün bir şekilde dağıtılır. Ancak büyük mesnet momenti durumunda donatı uçlarda toplanarak, güç tükenmesi momenti ve eğriliği arttırabilir. Bu suretle eğilmeden oluşan basınç kuvvetinin önemli bir kısmı da donatı tarafından karşılanır.

Perde eğilme momenti yanında düşey yüklerden oluşan önemli bir normal kuvvet taşıdığında perde kesitinin başlarında sık etriye kullanmak tavsiye edilir. Uç bölgesi kolonlardaki gibi düzenlenir. Düşey donatıların burkulmasını önlemek için kolonlardan daha sık etriye düzeni gerekebilir.

Genellikle düşey yüklerden oluşan normal kuvvet dengeli durumdaki normal kuvvetten daha küçük olduğundan, eğilme momenti nedeniyle perde kesitindeki çekme donatısı akma durumuna erişir ve sünek bir güç tükenmesi olur. Ancak, normal kuvvet büyükse dengeli durumun üzerinde kaldığından çekme tarafındaki donatı akma durumuna erişemez ve sünek güç tükenmesi oluşmaz. Bu durumda basıncın oluştuğu her iki uç bölge sık etriye ile sarılarak süneklilik arttırılabilir.

Şekil 6.16’da gösterildiği gibi uç bölgesi bulunan ve bulunmayan donatı düzenlemelerinde perdelerin davranış değişiklikleri söz konusu olmaktadır (Celep ve Kumbasar, 2004).

Perde Duvar Uç Kesitindeki Donatı Dağılımının Davranışa Etkisi
Şekil 6.16 Perde Uç Kesitindeki Donatı Dağılımının Davranışa Etkisi

A.B.Y.Y.H.Y. (1998)’ de perde uç bölgesi donatıları ile ilgili koşullar şu şekilde verilmektedir:

  1. Perde uç bölgelerinin her birinde, düşey donatı toplam alanının perde brüt en kesit alanına oranı 0.001’den az olamaz. Kritik perde yüksekliği boyunca bu oran 0.002’ye çıkarılabilir. Perde uç bölgelerinin her birinde düşey donatı miktarı 4^ 14’’ten az olmamalıdır.
  2. Perde uç bölgesindeki düşey donatılar kolonlarda olduğu gibi etriye veya çirozlardan oluşan enine donatılarla sarılması gerekir.
  3. Uç bölgelerinde kullanılacak enine donatının çapı 8 mm’den az olmamalıdır. Etriye kollarının ve/veya çirozların arasındaki yatay uzaklık, etriye ve çiroz çapının 25 katından fazla olamaz.
  4. Kritik perde yüksekliği boyunca perde uç bölgelerine, kolonların sarılma bölgeleri için belirlenen enine donatıların en az 2/3’ü konulmalıdır. Düşey doğrultuda etriye ve/veya çiroz aralığı perde kalınlığının yarısından ve 100 mm’den daha fazla, 50 mm’den daha az olmaması gerekir. Bu donatılar temelin içinde de en az perde kalınlığının iki katı kadar bir yükseklik boyunca devam ettirilmelidir.
  5. Kritik perde yüksekliğinin dışında kalan perde uç bölgelerinde düşey doğrultudaki etriye ve/veya çiroz aralığı, perde duvar kalınlığından ve 200 mm’den daha fazla olmamalıdır. Ancak, perde uç bölgelerindeki enine donatının çapı ve aralığı hiçbir zaman perde gövdesindeki yatay donatıdan daha az olmamalıdır.

A.B.Y.Y.H.Y. (1998) perde gövde donatıları ile ilgili olarak da aşağıda belirtilen koşulları vermektedir.

Perdenin her iki yüzündeki gövde donatılarının toplam enkesit alanı, düşey ve yatay donatıların her biri için perde uç bölgelerinin arasında kalan perde gövdesi brüt en kesit alanının 0.0025’inden az olmamalıdır. Hw / lw < 2.0 olması durumunda perde
gövdesi perdenin tüm kesiti olarak göz önüne alınacaktır. Perde gövdesinde boyuna ve enine donatı aralığı 250 mm’den fazla olamaz.

Denk. 6.6 ile verilen koşulların her ikisinin de sağlandığı binalarda, düşey ve yatay toplam gövde donatısı oranlarının her biri 0,0015’e indirilebilir. Ancak bu durumda, donatı aralığı 300 mm’yi geçmemelidir.

Uç bölgeleri dışında perde gövdelerinin her iki yüzündeki donatı ağları, birer metrekare perde yüzünde en az 4 adet özel deprem çiroz ile karşılıklı olarak bağlanması gerekir. Ancak kritik perde yüksekliği boyunca, uç bölgeleri dışındaki birer metrekare perde yüzünde en az 10 adet özel deprem çirozu kullanılacaktır. Çirozların çapı en az yatay donatının çapı kadar olmalıdır. Şekil 6.17’de perdelerdeki tüm donatı koşulları gösterilmektedir.

Perde duvar Donatılarına İlişkin Koşullar
Şekil 6.17 Perde Donatılarına İlişkin Koşullar

Perdelerin yatay gövde donatıları düzenlenmesinde yatay gövde donatıları, kritik perde yüksekliği boyunca perde uç bölgelerine konulacak sargı donatısının belirlenmesinde hesaba katılabilir.

Yatay gövde donatılarının etriyelerle sarılı perde uç bölgesinin sonunda 90° kıvrılarak karşı yüzde köşedeki düşey donatıya 135°’lik kanca ile bağlanması gerekir.

Yatay gövde donatılarının perde ucunda 90 derece kıvrım yapılmaksızın bitirilmesi durumunda, perdenin her iki ucuna gövde donatısı ile aynı çapta olan 3 biçiminde yatay donatıların yerleştirilmesi gerekir. Bu donatıların perde uç bölgesinin iç sınırından itibaren perde gövdesine doğru Şekil 6.18’de gösterildiği gibi en az kenetlenme boyu kadar uzatılması gerekir.

Şekil 6.18 Yatay Gövde Donatısının Yerleşimi

Süneklik düzeyi yüksek perdelerde tanımlanan kritik perde yüksekliğine ilişkin olarak verilen tanım ve koşullar hariç olmak üzere, süneklik düzeyi yüksek perdeler için verilen diğer tüm kural ve koşullar, süneklilik düzeyi normal olan perdeler için de geçerlidir.

Kısa Konsol Perdeler

Deprem bölgelerinde 3 ile 5 katlı binalarda sıkça görülen bir uygulamadır. Burada kullanılan perde duvarlar, Hw/lw≤2-3 olduğunda kısa konsol perde duvar tanımlamasının içine girerler.

Perde yüksekliği küçük olduğundan genellikle perde duvarların tasarım momentleri küçük olur ve minimum gövde donatısı yeterli olur. Ancak minimum gövde donatısı kullanılan perde duvarlarda kesme kırılması oluşabilir. Kesme kuvvetinden doğan hasarların oluşmasına izin verilmemelidir. Kesme kuvveti hasarı, kısa konsol perdelerde eğik asal çekme, eğik asal basınç ve yatay düzlemde kayma olarak gerçekleşebilir.

Yatay düzlemde kayma hareketi, kayma düzlemini dik kesen donatı ile engellenebilir. Bu durumda çatlağı dik kesen donatının oluşturduğu kesme kuvveti direnci olan Vrwf Denk. 6.8’den hesaplanabilir.

Burada µ kesme sürtünme katsayısı, fyd donatı akma dayanımı, Awf çatlağı dik kesen donatının toplam alanıdır. Sertleşmiş beton ile yeni dökülmüş beton yüzeylerinde µ=1 alınabilir.

Kayma hareketini engellemek ve enerji tüketimini arttırmak için çapraz donatı da yerleştirilebilir. Tersinir deprem yükü altında çapraz donatılardan biri tersinir olarak hep çekmeye çalışacak ve enerji tüketecektir.

Deprem kuvvetini karşılamakta çapraz donatı ve perde içindeki düşey donatılar beraber çalışırlar. Deprem kuvveti altında önce çapraz donatı akar ve kayma hareketi başlar. Kayma hareketi başlar başlamaz düşey donatılar çalışmaya başlar. Çapraz donatılı perde çapraz donatısı olmayan perdeye göre %70 daha çok enerji tüketebilir. Şekil 6.19’da enerji tüketiminde etkili olan çapraz ve düşey donatılar beraber gösterilmektedir.

Şekil 6.19 Kısa Konsol Perdelerde Çapraz ve Düşey Donatılar

Kısa konsol perdelerin içine yerleştirilen çapraz donatılar iki ayrı geometriye sahip olabilirler. Bu seçimde perde boyutları etkili olacaktır. Kullanış biçimine göre çapraz donatı hem devrilme momentini karşılar, hem de yatay düzlemde kaymayı engellediğinden ek kesme direnci oluşturur. Çapraz donatılar Şekil 6.20’de gösterildiği gibi farklı şekillerde düzenlenebilmektedirler (Atımtay, 2000).

Şekil 6.20 Kısa Konsol Perdelerde Çapraz Donatı Düzenleri

Bağ Kirişli (Boşluklu) Perdeler

Yatay yüklerin karşılanmasında etkili olan perdeler çerçeve ile beraber veya iki perdenin bağ kirişleri ile birleşen perde grupları halinde de kullanılabilir. Perdede bırakılan boşluklardan veya iki perdenin bağ kirişleri ile birleşmesinden dolayı beraber çalışan perde duvarları meydana gelir.

Perde ile bağ kiriş rijitliklerinin birbirinden çok farklı olması normal çerçeve düzenlemesinde gözönüne alınmayan etkilerin hesaba katılmasını gerektirir. Bağ kirişleri ile birleştirilmiş iki perdeli bir sistemde dış kuvvetlerin mesnette oluşturduğu devirme momenti, perdelerden oluşan eğilme momenti ile meydana gelen normal kuvvet çifti tarafından beraber karşılanır. Normal kuvvet bağ kirişlerinin perdeye göre relatif rijitliklerine bağlıdır. Bağ kirişlerinin rijitliğinin arttırılmasıyla bağ kirişlerinde eğilme momentleri büyürken, perdeler arası etkileşim artar ve normal kuvvetle daha büyük moment taşınması mümkün olur. Bağ kirişleri kısa ve yüksekse büyük eğilme momentine karşı koyarlar. Bunun sonucu olarak kesme kuvveti büyük değerler alır (Celep ve Kumbasar, 2004).

Perdeler için daha evvel belirtiğimiz tüm koşullar, bağ kirişli perdeleri oluşturan perde parçalarının her biri için de geçerlidir.

A.B.Y.Y.H.Y. (1998)’ de bağ kirişlerinin kesme donatısına ilişkin koşullar aşağıdaki belirtildiği gibi verilmiştir.

ln > 3hk                                                                                                                 (6.9a)

Vd > 1,5 bw d fctd                                                                                                (6.9b)

Burada, ln kirişin kolon veya perde yüzleri arasında kalan serbest açıklığını, hk kiriş yüksekliğini, Vd deprem yüklerinin ortak etkisi altında hesaplanan kesme kuvvetini, bw perde gövde kalınlığını, d kirişin faydalı yüksekliğini, fctd betonun tasarım çekme dayanımını göstermektedir.

Denk. 6.9’un sağlanması durumunda bağ kirişlerinin kesme donatısı hesabı süneklik düzeyi yüksek kirişlerin kesme donatısı gibi yapılmalıdır. Denk. 6.9’da verilen koşulların her ikisinin de sağlanamaması durumunda bağ kirişine konulacak özel kesme donatısı geçerliliği deneylerle kanıtlanmış yöntemlerle belirlenmeli veya bağ kirişindeki kesme kuvvetlerinde Şekil 6.21’deki çapraz donatılar kullanılmalıdır.

Şekil 6.21 Bağ Kirişlerinde Donatı Düzeni

Her bir çapraz donatı demetindeki toplam donatı alanı Denk. 6.10 ile belirlenmesi gerekir.

Asd = V d / (2 fyd sin y )                                                                                       (6.10)

Buradaki Asd bağ kirişinde çapraz donatı demetinin her birinin toplam donatı oranı, y bağ kirişlerinde kullanılan çapraz donatı demetinin yatayla yaptığı açı, fyd boyuna donatının tasarım akma dayanımıdır.

Çapraz donatı demetlerinde en az dört adet donatı bulunmalı ve bu donatılar perde parçalarının içine doğru en az 1.5.lb kadar uzatılmalıdır. Donatı demetleri özel deprem etriyeleri ile sarılmalı ve kullanılacak etriyelerin çapı 8 mm’den, aralığı ise çapraz donatı çapının 6 katından ve 100 mm’den daha fazla olmamalıdır. Çapraz donatılara ek olarak, bağ kirişine TS 500’de öngörülen minimum miktarda konstrüktif olarak etriye ve yatay gövde donatısı konulması gerekmektedir.

 

 

Kaynak

İnş. Müh. Tuncay YILMAZ

BETONARME YAPILARDA TAŞIYICI SİSTEM VE DONATI DÜZENLEME İLKELERİ

Paylaşmak Güzeldir

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir