Betonarme yüksek binalarda sünme büzülme ve sıcaklık etkilerinin yapım süresince kontrolü
Control of creep,shrinkage and temperature effects throughout contruction process in high-rise concrete buildings
- Tez No: 152336
- Danışmanlar: UZM. ZEKİ HASGÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
BETONARME YÜKSEK BİNALARDA SÜNME, BÜZÜLME VE SICAKLIK ETKİLERİNİN YAPIM SÜRESİNCE KONTROLÜ ÖZET Betonarme yapı elemanını oluşturan beton kullanım yükleri altında bulunduğu süre içersinde çeşitli nedenlerle hacimsel değişikliklere ve şekildeğiştirmeye uğramaktadır. Betondaki şekildeğiştirme uygulanan yük ve büzülme sonucu ortaya çıkmaktadır. Sünme, yük altında zamana bağlı olarak ortaya çıkan şekildeğiştirme artışı olarak tanımlanabilir ve ani şekildeğiştirmeden çok daha büyük değerler alabilmektedir. Betondan kılcallık suyunun buharlaşma ve hidratasyon yolu ile azalması sonucu ortaya çıkan hacim değişikliği büzülme olarak tanımlanmaktadır. Sünme ve büzülme, betonarme yapıların davranışı üzerinde önemli etkilerde bulunmaktadır. Sünme iç kuvvetlerin yeniden dağılışına neden olmaktadır. Bu etki bazen yararlı yönde etkide bulunmaktadır şöyle ki, büzülme, sıcaklık ve farklı mesnet çökmelerinden ötürü meydana gelen iç kuvvetlerin azalmasına neden olabilmektedir. Öte yandan bazı durumlarda yapıya zarar da verebilir. Ayrıca sünme ve büzülme kullanım yükleri altında yer değiştirmelerin aşırı artışı ile çatlakların oluşmasına, uzun narin kolonların burkulmasına ve öngerilme kuvvetlerinin azalmasına neden olmaktadır. Zamana bağlı yer değiştirmeler ani yer değiştirmelerden oldukça büyük olabilmektedir. Bundan dolayı tasarım aşamasında yer değiştirmelerin kabul edilebilir düzeyde olup olmadığı araştırılmalıdır. Ayrıca sünme ve büzülme taşıyıcı elemanların dışında pencere, giydirme cepheler, bölme duvarları gibi elemanlara önemli oranlarda hasar verebilmektedir. ıxStinme şekildeğiştirmesi yüklenme anındaki beton sünme karakteristiklerine, gerilme/mukavemet oranına, eleman boyutlarına, ortam nemine, sıcaklığına ve donatı oranına bağlı olarak değişmektedir. Betonun büzülmesi ise eleman boyutlarına, ortam nemine ve sıcaklığına, beton kür koşullarına ve donatı oranına bağlıdır. t anındaki bir beton elemanın yaptığı toplam şekildeğiştirme aşağıdaki gibi ifade edilebilir : 8=8E(t) + 8cr(t) + Ssh(t) + 8T0(t) 8 = 8CT(t) + S0(t) 8e( t ) ani şekildeğiştirme, scr ( t ) sünme şekildeğiştirmesi, sSh ( t ) büzülme şekildeğiştirmesi ve sx°(t) sıcaklık etkilerinden dolayı oluşan şekildeğiştirmeleri simgelemektedir. Ani ve sünme şekildeğiştirmeleri gerilmeye bağlı iken büzülme ve sıcaklık etkileri sonucu oluşan şekildeğiştirmeler gerilmeden bağımsız olarak meydana gelmektedir. Kullanma yükleri altında gerilme/mukavemet oranının yaklaşık olarak 0.4 ten küçük olması durumunda sünme ve gerilme arasında lineer bir ilişki olduğu kabul edilmektedir. Sünme şekildeğiştirmeleri 9 sünme katsayısı olmak üzere şöyle formüle edilebilir : Sor =TT^ K Sünme katsayısı sünme şekildeğiştirmelerinin ani şekildeğiştirmelere oranı olarak tanımlanmaktadır. Zamana bağlı şekildeğiştirmelerin betonarme yüksek binalara etkisi incelenmiş ve bu amaçla bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Sünme şekildeğiştirmelerinin beton yüklenme yaşma bağlı olmasından dolayı sünme analizi yapıların kat kat yapım süreci göz önüne alınarak gerçekleştirilmektedir. Yüksek binaların alt katlarındaki kolonlar tasarım yükleriyle ancak imal edildikten birçok ay sonra yüklenmektedir. Bundan dolayı yapım süreci dikkate alınarak elastik ve sünme analizi gerçekleştirilmektedir.Sabit yükler altında n katlı bir binanın sünme analizi kat sayısı l'den n'e kadar değişen n adet alt sistemin çözülmesiyle yapılmaktadır. Her alt sistemden elde edilen etkiler toplanarak toplam etki elde edilir. Sünme analizi 1 katlı alt sistemden başlanarak sırayla kat adedinin artırarak devam etmektedir. Sünme hesabında yüklenme yaşının etkisi, sünmenin zamana bağlı gelişimi, eleman boyutları ve ortam nemi dikkate alınarak hesap yapılmaktadır. Sünme analizi şu kabuller altında gerçekleştirilmiştir : 1- Gerilme/mukavemet oram 0.4' ten azdır yani gerilme ve sünme orantılıdır. 2- Süperpozisyon ilkesi geçerlidir. 3- Her hesap adımında gerilme sabittir. Bu kabuller altında sünme analizi gerçekleştirilmiştir. İlk olarak tek katlı sistem kat ağırlıkları etkisi altında çözülerek elastik iç kuvvetler ve yer değiştirmeler elde edilmiştir. Bulunan elastik eksenel kuvvetler altında kolonların t] anından (1. katın inşaatının tamamlandığı an) 2. katın tamamlandığı t2 anına kadar geçen süre zarfında yaptığı sünme şekildeğiştirmesi hesaplanır. Bulunan bu şekildeğiştirmeler uç kuvvetine dönüştürülür ve bu kuvvetler sisteme yüklenerek (tek katlı sistem) sünme analizi gerçekleştirilir. İnelastik kuvvetler ve yer değiştirmeler elde edilir. t2 zamanının sonunda ikinci kat tamamlanarak tek katlı sistem artık iki katlı alt sistemin bir parçası haline gelir. İkinci kat sabit yükleri yüklenerek 2 katlı alt sistem için elastik kuvvetler ve yer değiştirmeler elde edilir. Bulunan elastik kuvvetler altında t2 anından 3. katın imal edildiği ta anma kadar geçen süre içersinde kolonlarda gerçekleşecek sünme şekildeğiştirmeleri hesaplanır. Uç kuvvetleri bulunarak 2 katlı sistem için inelastik hesap yapılır. Benzer bir biçimde bütün alt sistemler çözümlenir.- Tüm yapı tamamlandıktan sonra hareketli yükler binaya uygulanarak elastik ve inelastik hesaplar tekrarlanır. 1 9 katlı betonarme binanın sünme analizi gerçekleştirilmiştir ve bu amaçla bir program geliştirilmiştir. xı
Özet (Çeviri)
CONTROL OF CREEP, SHRINKAGE AND TEMPERATURE EFFECTS THROUGHOUT CONSTRUCTION PROCESS IN HIGH-RISE CONCRETE BUILDINGS SUMMARY Concrete experiences volume changes throughout its service life. The total in-service volume change is the resultant of applied loads and shrinkage. Creep can be defined as the increase in strain under a sustained stress; and this increase can be several times as large as the strain on loading. Loss of capillary water from concrete due to evaporation and hydration of cement causes shrinkage. Creep and shrinkage have important effects on the behaviour of structures. Also creep and shrinkage cause redistribution of internal forces. Sometimes redistribution of internal forces can be benifical such that creep reduce the internal forces produced by enforced displacement, shrinkage and thermal effects but sometimes it can be harmful. The deflection due to these time-dependent effects can be significantly larger then the short-time deflections. Because of this designers must make sure that deflections are tolerable. Also creep and shrinkage are often responsible for excessive deflections at service loads, which can result in the cracking, creep buckling of long columns and loss of prestress. Frequently the harmful results of creep are more damaging to non-structural components such as window frames, cladding panels and partitions. Creep deformations depend on creep properties of concrete at age of loading, stres/strenght ratio, size of member, surrounding moisture and temperature, and amount of reinforcement. Shrinkage deformation depend on size of member, surrounding moisture and temperature, and amount of reinforcement. xnTotal strain of a concrete member at age t may be subdivided as : e = eE(t) + scr(t) + esh(t) + eT0(t) s = ea ( t ) + 80 ( t ) where as 8e( t ) is the instantaneous strain, gcr ( t ) is the creep strain, && ( t ) is shrinkage and st° ( t ) is the temperature induced strain. Instantaneous and creep deformations are stress dependent but shrinkage and temperature induced strain are stress independent strain. One finds that whitin the service loads range where stresses are less than about 0.4 of the strength, relation between stresses and creep is approximately linear. Creep is formulated as: where 9 is creep coefficient which is the ratio of creep deformation to instantaneous deformations. Effects of long-time deformation of concrete on high-rise concrete buildings are studied and a computer program is developed for this purpose. Since creep deformations of concrete vary with age of loading, creep calculation require incremental analysis. For high-rise buildings' lower stories columns design load will not be completly applied until the whole structure are consructed. For this reason the elastic and inelastic shortening of columns in a high-rise building from the time of its casting is computed considering the construction progress. Dead load sequential analysis of an n-story structure comprises analysis of n substructures having a number of stories varying from 1 to n. Final member forces are the sum of member forces obtained from the analysis of individual substructures. Analysis is carried out progressively, starting from first substructure to the nth substructure. The effect of the age of loading, the progress of the creep with time, size of member and surrounding moisture are taken into account. xmAsumptions : 1- Stress strength ratio is less then 0.4 so stres and strain is proportional, 2- Stiperpozition principle is valid. 3- For each step stresses are constant Firstly for the first substructure elastic analysis is carried out for dead-loads of first floor to obtain elastic member forces and deflections. Creep deformation of columns are predicted for axial forces which are optained from elastic analysis from ti ( ti : time of the completing of construction of first substructure ) to the next time t2 that the members will become members of next substructure. End forces of members obtained due to creep deformations and creep analysis is carried out for these forces. This analysis yields inelastic member forces and vertical deflections. At the end of t2 the first story becomes a part of the second substructure. The second substructure is now loaded and elastic analysis carried out to obtain elastic member forces and deflections of first and second floors. Creep deformations are obtained for time interval from t2 to ta which completing of next story. And then inelastic analysis is carried out for second substructures. In a similar way all substructures are analyzed. Whole live load is applied to structures after the complete of constructing of n-story structures. Creep and shrinkage effects on 19 story reinforced concrete building is analysed as an example. A computer program is developed for this purposed xiv
Benzer Tezler
- Betonarme tüp sistem yapı tasarımı ve sünme etkileri
Reinforce concrete tube system design and creep effects
İLKE BACALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Çok katlı betonarme yapı tasarımı ve sünme etkileri
Design of multi-storey reinforced concrete building and creep effects
SELİM ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADİR GÜLER
- Betonarme yüksek bir binanın zamana bağlı davranışının incelenmesi
Investigation of time-dependent behavior of a high-rise reinforced concrete building
AMANULLAH ZAMANI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUTLU SEÇER
DOÇ. DR. YALÇIN İŞLER
- Quasi-static and dynamic analysis of viscoelastic plates
Viskoelastik plakların kuazi-statik ve dinamik analizi
GÜLÇİN TEKİN ÖZKAN
Doktora
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİ KADIOĞLU
- Çelik bir yapının projelendirilmesi
Design of a steel structure
MUHAMMET AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FİLİZ PİROĞLU