5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
1
Yüksek Binaların Gelişimi ve Tasarım İlkeleri
Yüksek Binaların Gelişimi ve Tasarım İlkeleri
Y.Doç.Dr. Erdal Coşkunİnşaat Yüksek MühendisiY.Doç.Dr. Erdal Coşkunİnşaat Yüksek Mühendisi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
2
Yüksek Binaların GelişimiYüksek Binaların Gelişimi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
3
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
4
Yüksek Binaların Yapılmalarının Nedenleri
TEKNOLOJİK NEDENLER
• Çeliğin yapılarda taşıyıcısistem 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
SOSYAL NEDENLER
• Şehir arazilerinin değerlerinin artışı
• Ekonomik büyüme • Büyük şirketlerin gücünü
simgeleyen anıtsal yapılar yapma ihtiyacı
• Yüksek yapıların politik bir yatırım amacı olarak görülmesi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
5
Yüksek Binaların Yoğun Olduğu Merkezler
Kaynak : www.emporis.com
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
6
Yüksek Binaların Kıtalara Göre Dağılımı
Kıta Bina Adedi Yüzde
Asya 24.30224.302 % 33.16% 33.16
Kuzey Amerika 22.86322.863 % 31.20% 31.20
Avrupa 13.11413.114 % 17.89% 17.89
Güney Amerika 9.9039.903 % 13.51% 13.51
Okyanusya 2.2442.244 % 3.06% 3.06
Afrika 859859 % 1.17% 1.17
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
7
Yüksek Binaların Yapımının Yıllara Göre Dağılımı
Bin
a A
dedi
Yıllar
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
8
Yüksek Binaların Yıllara Göre Gelişimi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
9
Home Insurance BinasıYer: Chicago (ABD)Mimar: William Le Baron JenneyTarih: 1883-1885 Kat: 11
“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
10
Carbide and Carbon Binası
Yer: Chicago (ABD)Mimar: Burnham Brothers Tarih: 1929Kat: 37
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
11
Empire State Binası
Yer : New York (ABD)Mimar: Shrave, Lamb, HarmonTarih: 1931Yükseklik: 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
12
Prizmatik Formda Binalar
Chicago, IBM BinasıNew York, Birleşmiş Milletler BinasıNew York, Seagram Binası
II. Dünya Savaşı Sonrası Mimar Mies Van Der Rohe Konsepti
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
13
Pirelli Binası
Yer: Milano, İtalyaMimar: Gio Ponti ve Pier Luigi NerviTarih: 1958Yükseklik: 127 mKat: 32Betonarme taşıyıcısistem
Prizmatik formdan sapmalar görülmektedir.
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
14
Transamerica Pramidi
Yer: San Francisco, (ABD)Mimar:William L. Pereira Assoc.Tarih: 1972Yükseklik: 260 mKat: 48Betonarme taşıyıcı sistemBinanın 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
15
Citicorp BinasıYer : New YorkMimar: Edward Larrabee Barnes Associates Tarih: 1977Yükseklik: 279 mKat: 59Betonarme
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
16
CitiCorp Binası CitiCorp Binası
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
17
Sears Towers
Yer: Chicago (ABD)Mimar:Skidmore,Owings& Merrill LLP Tarih: 1974Yükseklik: 442 mKat: 108Çelik, tüp demeti
1996 ylında Petronas kuleleri inşaa edilene dek dünyanın en yüksek yapısıidi.
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
18
Hongkong Bankası
Yer: Hongkong, ÇinMimar: Norman Foster&Assoc.Yükseklik : 180 mKat : 45Periyot : 4.4 snKullanılan Çelik : 30 000 ton
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
19
Taipei 101
Yer: Taipei, TaiwanMimar: C.Y.Lee&Assoc.Tarih: Yükseklik: 509 mKat: 100 Kompozit sistem
Dünyanın en yüksek binasıdır.
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
20
Petronas Kuleleri
Yer: MalezyaMimar: César PelliTarih: 1995-1998Yükseklik: 452 mKat: 88m
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
21
Jin Mao Binası
Yer: SanghaiMimar: Skidmore, Owings & MerrillYükseklik: 421 mKat : 88Periyod: 5.7 snBetonarme
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
22
Hancock ve Onterie BinalarıBetonarme,174 m, 58 katlı, New YorkÇelik, 344 m, 100 katlı, Chicago
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
23
30 St Mary Axe, Londra-İngiltere
180 m, 41 kat, 2003
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
24
İstanbul Diamond
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
25
Dünyanın En YüksekleriNo 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
26
Dört Büyüklerin Karşılaştırılması
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
27
Japonya
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
28
SKY CITY 1000 (Japonya-Yapılmadı)
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
29
BURJ DUBAI -2008
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
30
BURJ DUBAI
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
31
Toronto-Kanada ‘da bulunan CN Towerdünyanın en yüksek betonarme yapısıdır. Yüksekliği : 600 m
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
32
Fantaziler..
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
33
Yüksek Binaların Tasarım İlkeleri
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
34
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.
• Binanın ağırlığı ve maliyeti artan yüksekliğe etkiyen yatay yüklerden dolayı lineer olmayan bir şekilde artar.
• Optimum malzeme ve taşıyıcısistem seçimi ile ağırlık ve maliyet azaltılabilir.
• Rüzgar Yükleri:Çelik binalarda 150 mBetonarme binalarda 250 mden sonra birinci dereceden etkilidir.
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
35
Rüzgar Yükleri
Rüzgar
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
36
Deprem Yükleri
ŞiddetSüreYön
Yerel Zemin KoşullarıBölgenin Sismisitesi
Topografya
MalzemeBirleşimler
Bina GeometrisiHarmoni
İnsan KaybıEkonomik Kayıplar
Deprem Talebi Bölge Bina Hasar
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
37
Yapı yükseldikçe Periyot artar
WV
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
38
Yüksek Binaların Taşıyıcı Sistem Malzemesi
Kompozit %33
Çelik %42
Betonarme %25
Kompozit %33 Çelik %42 Betonarme %25
*Yüksek Performanslı Beton
*Yüksek Performanslı Çelik
*Kompozit Malzeme
Mevcut 200 Yüksek Bina Değerleri Esas Alınarak
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
39
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
40
Yüksek Binaların Taşıyıcı Sisteminin Sınıflandırılması(Drosdov-Lishak 1978)
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
41
Çerçeve Sistemler
• Yatay yer değiştirmelere düğüm noktalarının dönmesi ile karşı koyar.
• Kolon ve kirişelemanlarının yüksek eğilme rijitliğine sahip olmaları gerekir.
• Rijit düğüm noktalarıstabilite için gereklidir.
• 30 kattan sonra etkin değildir.
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
42
Farklı planlarda taşıyıcı sistem düzenlemesi Kolon düzenlenmesi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
43
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
44
Kompozit Döşemeler
Tesisat borusu
Kompozit tali kirişKompozit olmayan kirişler
Tesisat borusu
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
45
Kompozit Döşemeler
Kesme bağlantıları Kompozit döşeme
Tesisat geçişleri
Rijitleştirici Tesisat geçişleri
Ankraj Germe halatı Çelik kiriş
Tesisat geçişleri
Basit kompozit döşemePetek (Castella) kompozit döşeme
Öngermeli kompozit döşeme Guseli kompozit döşeme
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
46
Döşeme Planı
Çelik çerçeve Kompozit döşeme
Çekirdek duvarı
Kompozit döşemeÇekirdek perde
Basit birleşim
Dış çelik kolon Guse
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
47
Çapraz Bağlar
Çelik çapraz bağlar
Betonarme perde
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
48
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
49
Yatay Yükler Altında Çerçeve Çapraz Bağlar Etkileşimi
Çerçeve Çapraz Bağlar Çerçeve –Çapraz Bağlar Etkileşimi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
50
Moment taşıyan çerçeve +çapraz bağlı sistem
Çerçeve Sistem
Mom
ent
taşı
may
an ç
erçe
ve +
çap
raz
bağ
sist
emi
Yatay Deplasman
Kat
lar
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
51
Çaprazlı ve Kuşaklı Sistemler
1-Kuşaklanmış halde yatay deplasman
2-Kuşaklanmamış halde yatay deplasman
Kat
lar
Yatay Deplasman
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
52
Çekirdekli Sistemler Çerçeve Sistemler
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
53
Perde ve çekirdekPerde
Perdeli Sistemler
Perde ve rijit çerçeve
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
54Tüp Sistemler
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
55
TüpMerkezi Çekirdekli
Sık KolonlarSears Binası-tüp demeti
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
56
Sears Binası Demet Tüp Sistemi
Ön Yapım Çevre Kolon-Kiriş Sistemi
D-D Kesiti
C-C Kesiti
B-B Kesiti
A-A Kesiti
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
57
Sears Binası Ön Yapım Çevre Kolon-Kiriş Sistemi
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
58
Diyagonal çapraz viskoz ya daviskoelastik sönümleyici
Chevron çapraz viskoz sönümleyici
Pall sürtünmeli sarkaç Sıvı kolon sönümleyici
Kütle sönümleyici
Actuator
Aktif kütle sönümleyici Hibrid kütle sönümleyici
Yay Sönümleyici
Kontrol Sistemleri
Chevron çapraz viskoelastik sönümleyici
Sıvı kolon sönümleyici
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
59
Çapraz Elemanlar
Pall Sönümleyicisi
Sürtünmeli izolatörler
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
60
Taipei 101 deki sarkaç
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
61
Japonya’da bir yüksek binada sismik izolatör kullanılması
5/8/2006 TC İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
62
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
63
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
64
Top Related