Çok katlı betonarme ve çelik yapıların 2007 Türk Deprem Yönetmeliği esaslarına göre karşılaştırılması
Comparison of high rise reinforced concrete and steel structures according to 2007 Turkish Earthquake Regulation
Yazar: ÖZCAN KEÇELİOĞLU
Danışman: PROF. DR. NESRİN YARDIMCI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kompozit kirişler = Composite beams ; Süneklik = Ductility ; Çelik yapılar = Steel structures

Özet:
Yapılan bu tez çalışmasında betonarme bir yapı olan, İstanbul 4. Levent'te bulunan İş Kule binasının çekirdek perdeleri sabit tutularak cephe kolon-kiriş sistemi ve döşemeleri çelik olarak tasarlanmış ve böylelikle betonarme ve çeliğin yüksek bir binada beraber kullanımı ile karma bir yapı elde edilmiştir.Yapıda 6 adet bodrum ve 48 adet normal kat olmak üzere toplam 54 kat mevcuttur. Toplam yapı yüksekliği 194.5 m dir. Temel üstünde 1400 m2 olan kat alanı 41. kata kadar aynı şekilde devam etmekte, bu kattan itibaren küçülerek son katta 400 m2 ye düşmektedir. Toplam kullanım alanı 55355 m2 dir. Bodrum katlar otopark, oditoryum, çarşı, fast-food mekanları ve kültür-sanat etkinliklerinin yapıldığı sergi salonu olarak kullanılmaktadır. Diğer katlar ise ofis olarak kullanılmaktadır.Yapı 1. derece deprem bölgesindedir. Zemin sınıfı Z2 ve zemin emniyet gerilmesi 80 N/cm2 dir. Mevcut binada malzeme olarak C35 (BS35) hazır beton ile S420 (BÇIII) donatı çeliği kullanılmıştır. Tasarımı yapılan binanın çekirdek perdelerinde ve bu perdeler arasındaki kirişlerde yine C35 hazır beton kullanılmış fakat kompozit döşemelerinde C25 hazır beton kullanılmıştır. Çelik yapı elemanlarında St52, basit birleşimlerde 5.6 kalitede bulon, moment aktaran birleşimlerde ise tam penetrasyonlu küt kaynak veya 10.9 kalitede yüksek mukavemetli ve zaman zaman da öngermeli bulonlar kullanılmıştır.Tasarımı yapılan binada, mevcut mimari yapı ve statik sistem korunmuştur. Kolon ve kiriş yerleşimlerine sadık kalınmıştır. İki yapı arasındaki en önemli iki fark şöyledir: Birincisi; çelik yapıya etkiyen deprem kuvvetlerini azaltma adına yoğun çekirdek perdeleri %10 zayıflatılmıştır. İkincisi; 11. katta kiriş üzerine oturan kolonlar temel zeminine kadar indirilmiştir.Çelik yapı döşemeleri trapez sac ve beton malzemelerinin birlikte çalıştırılması ile oluşturulmuştur. Fakat bu iki malzeme arasında yeterli aderans yoktur. Bu nedenle döşeme kirişlerine 20 cm aralıklarla kayma kamaları kaynaklanmış ve bu sayede bu kirişlerin kompozit çalışması sağlanmıştır.Çelik yapıda çekirdek perdeleri altındaki mevcut 3.0 m lik radye temel korunmuş fakat nispeten daha hafif olan çelik kolonlar altında temel derinliği 1.5 m ye düşürülmüştür.Çelik yapı statik hesapları sırasında yüklerin hesaplanması için TS498-1997, çelik yapı elemanlarının kesit ve birleşim hesapları için TS648-1980, TS3357-1979, TS4561-1985, FEMA-350-2000, IBC-2003 ve DBYBHY-2007, temel hesapları için TS500-2000 kullanılmıştır.Mevcut betonarme yapının ve tasarımı yapılan çelik yapının üç boyutlu statik modelleri ETABS 8.5.4. ve SAP2000 programları ile oluşturulmuş, bu programlardan alınan kesit tesirlerine göre yapı elemanları boyutlandırılmış ve birleşim hesapları yapılmıştır. İmalat resimleri TEKLA XSTEEL V12.0 ve AUTOCAD2002 programları ile çizilmiştir.Çelik yapı çözümlemelerinden elde edilen bütün sonuçlar mevcut betonarme yapı ile karşılaştırılmış, maliyet ve süre analizleri yapılmıştır.

Abstract:
In this study, a reinforced concrete building located in İstanbul 4. Levent called İş Kule is designed as a composite structure of steel and reinforced concrete. Reinforced concrete core of existing structure is fixed and column-beam system that is in the front of the building and slab system is designed with steel members.Building has 6 basements and 48 office stories, totally 54 stories. Total height of the building is 194.5 m. The gross floor area is approximately 1400 m2 from the base till the story 41 and floor areas decrease till 400 m2 on the last story. Total useful area is 55355 m2. Basement stories which are located on the first 6 stories are used for carpark, oditorium, stores, fast-food places and Exhibition Gallery for cultural activities. Other stories are used as office.Building is in the first earthquake zone. Soil type is Z2 and soil bearing capacity is 80 N/cm2. Current building is constructed as reinforced concrete building having the quality of concrete C35 (BS35) and S420 (BÇIII) concrete rebars. These materials are chosen same for the core shear walls and beams that are between these shear walls. But, for the composite slabs, concrete is chosen as C25 (BS25). Structural steel members? material is St52. At hinged connections 5.6 quality normal bolts are used. But, at moment resisting connections groove weld and 10.9 quality high strength bolts and sometimes prestressed high strength bolts are used.For the new building, architectural and structural systems of the current reinforced concrete building is not changed. Column and beam systems are saved. Two main differences between two buildings are like that : First; core shear walls are weakened 10 percent in order to decrease the earthquake force. Second; at the floor 11, there are beams that are the base of columns at current reinforced concrete structure. At the steel structure these columns are provided to reach to the base.Floor slabs are formed with folded steel plate and concrete materials using together. But, these two materials do not fit each other to work together. So, for the slab beams, shearing elements are used at the each 20 cm which enables these beams to work togerher with concrete compositely.Steel structure has a mat foundation with a depth of 3.0 m below the core as reincorced concrete structure, but below the steel columns mat foundation depth is decreased to 1.5 m because of the benefit of steel structure to be lighter than concrete structure.During the structural calculations of steel structure, for calculating loads TS498-1997, for the check of capacity of steel members and connection calculations TS648-1980, TS3357-1979, TS4561-1985, FEMA-350-2000, IBC-2003 ve DBYBHY-2007 and for the mat foundation calculations TS500-2000 are used.Three dimensional structural models of current reinforced concrete structure and new designed steel structure are created with ETABS 8.5.4. and SAP2000 programs. By taking all interior forces from these programs, the elements of steel structure are designed and connection details are calculated under the lights of mentioned specifications. TEKLA XSTEEL V12.0 and AUTOCAD2002 programs are used for the manufacturing drawings.All results that are obtained by the design and calculations of new steel structure are compared with the ones that are belonging to the current reinforced structure. Lastly, cost and construction durations are compared.