Döşemeleri öngerilmeli beton ve betonarme olarak tasarlanan çok katlı betonarme yapıların ekonomik yönden karşılaştırılması

Abstract

Öngerilmeli betonarme tasarım, geleneksel betonarme tasarıma kıyasla malzeme tasarrufu, zamandan tasarruf ve daha düşük maliyet avantajı sağlar. Aynı yükler altında kesitleri daha ince yapılar tasarlama imkanı sunar. Döşeme kalınlığı azaltılarak sağlanan malzeme tasarrufu, yapı için harcanan enerjinin de azaltılması demektir ve bu sayede daha sürdürülebilir bir çözüm üretilmiş olur. Bu çalışmada öngerilmeli betonarme ve geleneksel betonarme kirişsiz döşeme sistemine sahip yapılar karşılaştırılmıştır. Aynı kat planlarına sahip yapılar hem öngerilmeli betonarme ile hem de geleneksel betonarme ile tasarlanmıştır. Kolonlar arası açıklık olarak geleneksel betonarme için pratikte ekonomik olduğu bilinen bir değer olarak 6.5 metre kullanılmıştır. Yapının yüksekliğine bağlı değişimi gözlemleyebilmek için 10, 20 ve 40 katlı yapılar tasarlanmıştır. Öngerilmeli betonarme teknolojisi ile daha ince kirişsiz döşemeler ile aynı açıklıklar geçilebileceğinden, yapının ağırlığı azalacak ve buna bağlı olarak deprem etkisi azalacak ve yapı elemanları küçülecektir. Çalışmanın sonucuna göre öngerilmeli betonarme tasarım ile geleneksel betonarme tasarım arasındaki malzeme tüketim farkları yapı yüksekliği arttıkça artmaktadır. Buna göre öngerilmeli betonarme tasarım maliyeti azaltmanın yanında yapı için tüketilen enerjiyi de azaltarak daha sürdürülebilir tasarımlar yapmaya olanak sağlayabilmektedir.

Post-tensioned concrete design can lead to considerable savings in materials, construction time and future maintenance costs, compared to the conventional reinforced concrete design. Pre-stressing improves the behaviour of concrete in tension. Thus, for the same imposed load, a more slender structure can be designed. Reduced slab depth results in reduced building height and savings in related building components. These savings translate into less material usage which means reduced embodied energy for a structure thus, creating a sustainable solution. In this study, buildings with post-tensioned and conventional reinforced concrete slab systems are compared. Two buildings with the same floor plans are designed using reinforced concrete and post-tensioned slab systems. The span length is chosen as 6.5 m, which is a practical limit for a relatively economical reinforced concrete solution. The buildings are designed as 10, 20 and 40 stories to demonstrate the change in material savings as the number of floors increases. Since post-tensioned slabs can be designed thinner for the same loads and spans, total weight of the structure reduces and this results in smaller columns, lower seismic loads and foundation loads. The results showed that the difference in steel material savings between conventional and post-tensioned solutions increases as the number of floors increases. It is concluded that incorporating post-tensioning into common design practice not only reduces construction costs but also reduces embodied energy by using less material and produces a sustainable structural design.