Yüksek Yapılar-Seminer - İstanbul Kültür Üniversitesi
Transkript
Yüksek Yapılar-Seminer - İstanbul Kültür Üniversitesi
Yüksek Binaların Gelişimi ve Tasarım İlkeleri Y.Doç.Dr. Erdal Coşkun İnşaat Yüksek Mühendisi 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 1 Yüksek Binaların Gelişimi 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 2 Giriş • • • • • • Birleşik Devletler’de yüksek binaların diğer deyişle gökdelenlerin (Skyscraper) en düşük yüksekliği 153 m olarak kabul edilmektedir. Gökdelen kelimesi gemicilikte geminin en uzun direğine verilen isimdir. 305 m ‘den daha yüksek binalara İngilizce’de “Supertall” isminin verildiğini görüyoruz. Yüksek binalar genellikle büro, konut, otel, hastane amaçlı olarak kullanılmaktadır. Yüksek binaların çevre ile iletişimleri önemlidir. Yüksek binaların analiz ve tasarımında özel yöntemler kullanılması gerekmektedir. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 3 Yüksek Binaların Yapılmalarının Nedenleri TEKNOLOJİK NEDENLER • • • • • • Çeliğin yapılarda taşıyıcı sistem malzemesi olarak kullanımı Yüksek dayanımlı beton teknolojisindeki ilerlemeler Asansörün ve hidroforun geliştirilmesi Havalandırma sistemlerinin geliştirilmesi Kalıp teknolojisindeki gelişimler Yatay yüklere göre analiz ve tasarım yöntemlerinin gelişimi 5/8/2006 SOSYAL NEDENLER • Şehir arazilerinin değerlerinin artışı • Ekonomik büyüme • Büyük şirketlerin gücünü simgeleyen anıtsal yapılar yapma ihtiyacı • Yüksek yapıların politik bir yatırım amacı olarak görülmesi TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 4 Yüksek Binaların Yoğun Olduğu Merkezler Kaynak : www.emporis.com 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 5 Yüksek Binaların Kıtalara Göre Dağılımı Kıta Bina Adedi Yüzde Asya 24.302 % 33.16 Kuzey Amerika 22.863 % 31.20 Avrupa 13.114 % 17.89 Güney Amerika 9.903 % 13.51 Okyanusya 2.244 % 3.06 Afrika 859 % 1.17 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 6 Bina Adedi Yüksek Binaların Yapımının Yıllara Göre Dağılımı Yıllar 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 7 Yüksek Binaların Yıllara Göre Gelişimi 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 8 Home Insurance Binası Yer: Chicago (ABD) Mimar: William Le Jenney Tarih: 1883-1885 Kat: 11 Baron “Council on Tall Buildings and Urban Habitat” tarafından dünyanın ilk gökdeleni olarak kabul edilmiştir. Bina 1931 yılında yıkılmıştır. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 9 Carbide and Carbon Binası Yer: Chicago (ABD) Mimar: Burnham Brothers Tarih: 1929 Kat: 37 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 10 Empire State Binası Yer : New York (ABD) Mimar: Shrave, Lamb, Harmon Tarih: 1931 Yükseklik: 381 m Kat: 102 Çelik, rijit çerçeve 1945 yılında 450 km/saat hızla B25 tipi bir bombardıman uçağı Empire State Binasının 79. katına çarpmış, ancak binada meydana gelen hafif hasar onarılarak giderilmiştir. http://www.esbnyc.com 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 11 Prizmatik Formda Binalar New York, Seagram Binası New York, Birleşmiş Milletler Binası Chicago, IBM Binası II. Dünya Savaşı Sonrası Mimar Mies Van Der Rohe Konsepti 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 12 Pirelli Binası Yer: Milano, İtalya Mimar: Gio Ponti ve Pier Luigi Nervi Tarih: 1958 Yükseklik: 127 m Kat: 32 Betonarme taşıyıcı sistem Prizmatik formdan sapmalar görülmektedir. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 13 Transamerica Pramidi Yer: San Francisco, (ABD) Mimar:William L. Pereira Assoc. Tarih: 1972 Yükseklik: 260 m Kat: 48 Betonarme taşıyıcı sistem Binanın kanatları 29.kattan sonra başlamaktadır. 1986 daki 7.1 büyüklüğündeki Bay Area depreminde en üst kat yaklaşık 30 cm deplasman yapmıştır. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 14 Citicorp Binası Yer : New York Mimar: Edward Larrabee Barnes Associates Tarih: 1977 Yükseklik: 279 m Kat: 59 Betonarme 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 15 CitiCorp Binası 5/8/2006 CitiCorp Binası TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 16 Sears Towers Yer: Chicago (ABD) Mimar:Skidmore,Owings& Merrill LLP Tarih: 1974 Yükseklik: 442 m Kat: 108 Çelik, tüp demeti 1996 ylında Petronas kuleleri inşaa edilene dek dünyanın en yüksek yapısı idi. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 17 Hongkong Bankası Yer: Hongkong, Çin Mimar: Norman Foster&Assoc. Yükseklik : 180 m Kat : 45 Periyot : 4.4 sn Kullanılan Çelik : 30 000 ton 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 18 Taipei 101 Yer: Taipei, Taiwan Mimar: C.Y.Lee&Assoc. Tarih: Yükseklik: 509 m Kat: 100 Kompozit sistem Dünyanın en yüksek binasıdır. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 19 Petronas Kuleleri Yer: Malezya Mimar: César Pelli Tarih: 1995-1998 Yükseklik: 452 m Kat: 88m 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 20 Jin Mao Binası Yer: Sanghai Mimar: Skidmore, Owings & Merrill Yükseklik: 421 m Kat : 88 Periyod: 5.7 sn Betonarme 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 21 Hancock ve Onterie Binaları Çelik, 344 m, 100 katlı, Chicago 5/8/2006 Betonarme,174 m, 58 katlı, New York TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 22 30 St Mary Axe, Londra-İngiltere 180 m, 41 kat, 2003 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 23 İstanbul Diamond 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 24 Dünyanın En Yüksekleri No Bina Şehir Ülke Yükseklik (m) Kat Adedi 1 Taipei 101 Taipei Tayvan 509 101 2 Petronas Tower 1 Kuala Lumpur Malezya 452 88 3 Petronas Tower 2 Kuala Lumpur Malezya 452 88 4 Sears Tower Chicago ABD 442 110 5 Jin Mao Tower Shanghai Çin 421 88 6 Citic Plaza Guangzhou Çin 391 80 7 Shun Hing Square Shenzhen Çin 384 69 8 Empire State Building New York ABD 381 102 9 Central Plaza Hong Kong Çin 374 78 10 Bank Of China Hong Kong Çin 369 70 11 The Center Hong Kong Çin 350 79 12 Aon Center Chicago ABD 346 80 13 John Hancock Center Chicago ABD 344 100 14 Burj al Arab Hotel Dubai BAE 321 60 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 25 Dört Büyüklerin Karşılaştırılması 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 26 Japonya 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 27 SKY CITY 1000 (Japonya-Yapılmadı) 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 28 BURJ DUBAI -2008 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 29 BURJ DUBAI 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 30 Toronto-Kanada ‘da bulunan CN Tower dünyanın en yüksek betonarme yapısıdır. Yüksekliği : 600 m 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 31 Fantaziler.. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 32 Yüksek Binaların Tasarım İlkeleri 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 33 Yüksek Binalara Etkiyen Yükler • Düşey Yükler -Sabit Yükler -Hareketli Yükler • Yatay Yükler -Rüzgar Yükleri -Deprem Yükleri • Özel Yükleme Halleri -Patlama Yükleri -Çarpma Yükleri • • • Yüksek binalarda Yangın önemli bir sorundur. 5/8/2006 Binanın ağırlığı ve maliyeti artan yüksekliğe etkiyen yatay yüklerden dolayı lineer olmayan bir şekilde artar. Optimum malzeme ve taşıyıcı sistem seçimi ile ağırlık ve maliyet azaltılabilir. Rüzgar Yükleri: Çelik binalarda 150 m Betonarme binalarda 250 m den sonra birinci dereceden etkilidir. TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 34 Rüzgar Yükleri Rüzgar 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 35 Deprem Yükleri Deprem Talebi Şiddet Süre Yön 5/8/2006 Bölge Bina Malzeme Yerel Zemin Koşulları Birleşimler Bölgenin Sismisitesi Bina Geometrisi Topografya Harmoni TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Hasar İnsan Kaybı Ekonomik Kayıplar 36 W V Yapı yükseldikçe Periyot artar 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 37 Yüksek Binaların Taşıyıcı Sistem Malzemesi Kompozit %33 Çelik %42 Betonarme %25 Mevcut 200 Yüksek Bina Değerleri Esas Alınarak Betonarme %25 Kompozit %33 Çelik %42 *Yüksek Performanslı Beton *Yüksek Performanslı Çelik *Kompozit Malzeme 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 38 Yüksek Binaların Taşıyıcı Sistemleri • • • • Moment Taşıyan Çerçeve Çaprazlı Çerçeve, Perde Çekirdek Tüp Sistemler -Çerçeveli Tüp -Çapraz Bağlar + Tüp -Demet Tüpler • Hibrid Sistemler 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 39 Yüksek Binaların Taşıyıcı Sisteminin Sınıflandırılması (Drosdov-Lishak 1978) 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 40 Çerçeve Sistemler • Yatay yer değiştirmelere düğüm noktalarının dönmesi ile karşı koyar. • Kolon ve kiriş elemanlarının yüksek eğilme rijitliğine sahip olmaları gerekir. • Rijit düğüm noktaları stabilite için gereklidir. • 30 kattan sonra etkin değildir. 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 41 Farklı planlarda taşıyıcı sistem düzenlemesi 5/8/2006 Kolon düzenlenmesi TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 42 Döşemeler • Döşemeler düşey yükleri taşıyan en önemli sistem elemanlarıdır. • Döşeme sisteminin seçimi binanın davranışını ve dayanımını önemli ölçüde etkiler. • Binanın kullanım amacı döşeme sisteminin seçiminde önemli rol oynar. - Büro binalarında büyük açıklıklı basit kirişlerin kullanımı yaygındır. - Otel ve konut tipi yüksek binalarda ise küçük açıklıklı sürekli kirişlerin kullanımı yaygındır. • Döşeme Tipleri: - Betonarme (plak, kirişli, düz, kaset) - Öngerilmeli Beton - Kompozit 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 43 Kompozit Döşemeler Tesisat borusu Kompozit olmayan kirişler 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Tesisat borusu Kompozit tali kiriş 44 Kompozit Döşemeler Petek (Castella) kompozit döşeme Kesme bağlantıları Basit kompozit döşeme Kompozit döşeme Tesisat geçişleri Rijitleştirici Öngermeli kompozit döşeme Ankraj Germe halatı Tesisat geçişleri Guseli kompozit döşeme Çelik kiriş Tesisat geçişleri 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 45 Çekirdek duvarı Çelik çerçeve Kompozit döşeme Döşeme Planı Kompozit döşeme Çekirdek perde Basit birleşim Dış çelik kolon 5/8/2006 Guse TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 46 Çapraz Bağlar Çelik çapraz bağlar Betonarme perde 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 47 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 48 Yatay Yükler Altında Çerçeve Çapraz Bağlar Etkileşimi Çerçeve 5/8/2006 Çapraz Bağlar Çerçeve –Çapraz Bağlar Etkileşimi TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 49 Moment taşıyan çerçeve +çapraz bağlı sistem Moment taşımayan çerçeve + çapraz bağ sistemi Katlar Çerçeve Sistem Yatay Deplasman 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 50 Katlar Çaprazlı ve Kuşaklı Sistemler 1-Kuşaklanmış halde yatay deplasman 2-Kuşaklanmamış halde yatay deplasman Yatay Deplasman 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 51 Çekirdekli Sistemler 5/8/2006 Çerçeve Sistemler TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 52 Perde Perde ve çekirdek Perde ve rijit çerçeve Perdeli Sistemler 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 53 Tüp Sistemler 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 54 Merkezi Çekirdekli Tüp Sears Binası-tüp demeti Sık Kolonlar 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 55 D-D Kesiti C-C Kesiti B-B Kesiti Ön Yapım Çevre Kolon-Kiriş Sistemi A-A Kesiti Sears Binası Demet Tüp Sistemi 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 56 Sears Binası Ön Yapım Çevre Kolon-Kiriş Sistemi 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 57 Kontrol Sistemleri Diyagonal çapraz viskoz ya da viskoelastik sönümleyici Pall sürtünmeli sarkaç Yay Sönümleyici Kütle sönümleyici 5/8/2006 Chevron çapraz viskoz sönümleyici Sıvı kolon sönümleyici Chevron çapraz viskoelastik sönümleyici Sıvı kolon sönümleyici Actuator Aktif kütle sönümleyici TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Hibrid kütle sönümleyici 58 Çapraz Elemanlar Pall Sönümleyicisi Sürtünmeli izolatörler 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 59 Taipei 101 deki sarkaç 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 60 Japonya’da bir yüksek binada sismik izolatör kullanılması 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 61 Yüksek Binaların Maliyet Yüzdeleri Temeller % 5 ~ %10 Taşıyıcı İskelet Sistem %10 ~ % 20 Döşeme Sistemi % 5 ~ % 10 Kaplama- Finishes % 15 ~ % 40 Tesisat % 15 ~ % 40 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 62 Gelecekte Tasarımda Önemli Rol Oynayacak Başlıklar • • • • • Sürdürülebilir çevrenin korunması Risk analizi ve değerlendirmesi Performans esaslı tasarım Malzeme seçimi Aktif ve pasif kontrol sistemlerinin kullanılması • Tehlike anında binanın boşaltılması 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 63 htpp:/www.iku.edu.tr e.coskun@iku.edu.tr 5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 64