abc abc abc abc abcabc abc abc abcabc abc abc abc

Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
MEVCUT YAPILARIN DEPREME KARŞI GÜÇLENDİRİLMESİ
*
Retrofit Of Existing Structures Towards To Earthquakes
Engin Emre GÜLTEKİN
İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı
Kamil TANRIKULU
İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı
ÖZET
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik yeniden
düzenlenerek, 2007 yılı içinde yürürlüğe girmiştir. Ülkemizde daha önce herhangi
bir düzenleme altına alınmayan Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve
Güçlendirilmesi konusu yeni yönetmeliğe Bölüm 7 olarak eklenmiştir. Deprem
Yönetmeliğine eklenen bu bölüm ile mevcut binaların deprem performansı
bakımından yeterliliği ve çıkan sonuçlara göre güçlendirme esasları belirlenmiştir.
Bu çalışmada değişik yapı analiz programlarının hesap sonuçlarının geçerliliği
uluslararası çevrelerce kabul gören ETABS yapı analiz programının verdiği
sonuçlarla karşılaştırılmış ve Deprem Yönetmeliğine ne kadar uyumlu oldukları
tespit edilmiştir. Çalışma sonunda Adana ili Ceyhan ilçesinde bulunan bir okul
yapısının
güçlendirme
projesi
Deprem
Yönetmeliğine
uygun
olarak
gerçekleştirilmiştir.
Anahtar Kelimeler : Deprem, Güçlendirme, Performans Analizi, Yapıların Deprem
Güvenliği.
ABSTRACT
The new Regulations of the Structures Under Seismic Zones is rearranged
and published in year 2007. The “Evaluation and Retrofit of the Existing Structures”
issue which was never regulated in our country before is now exist as Chapter 7 in
the new regulation. With this chapter, the sufficiency of the existing buildings in
terms of earthquake performance and retrofitting criteria depending on the
performance are determined. In this thesis, the results of different analysis
programs are compared with the ETABS structural analysis program which were
approved by international zones and their accordance with new Regulations of the
Structures Under Seismic Zones is determined. At the end of this study, retrofitting
project of a school structure is prepared in accordance with the new Regulations of
the Structures Under Seismic Zones.
Key Words : Earthquake, Retrofitting, Performance Analysis, Earthquake Safety of
Structures.
Giriş
1998 yılında yürürlüğe giren Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar
Hakkında Yönetmelik (ABYYHY) ile yeni yapılacak binalar için tasarım koşulları
belirlenmiştir. Ancak yönetmelikte, daha önce inşa edilen ve şu anda mevcut olan
*
Yüksek Lisans Tezi-MSc. Thesis
59
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
binaların değerlendirilmesi veya güçlendirilmesi konularında hükümler
bulunmamaktadır. Bu nedenle, 1998 ABYYHY hükümleri yayımlanmadan önce
inşa edilen binaların deprem performanslarının değerlendirmesinde veya
güçlendirme çalışmaları esnasında güçlüklerle karşılaşılmaktadır. Mevcut binaların
değerlendirilmesi aşamasında en büyük sorun, eski deprem yönetmeliğine göre
inşa edilmiş bir binanın, yeni bir deprem yönetmeliğine göre tetkik edilmesi olarak
ortaya çıkmaktadır. Çünkü daha önceki yönetmeliklere göre inşa edilmiş bir bina
1998 ABBYHY hükümleri doğrultusunda incelendiği takdirde, çoğu zaman yetersiz
olarak nitelendirilmektedir. Hatta bazı durumlarda tasarım açısından deprem
yüklerini sağlıklı olarak taşıyabilen bir bina sadece 1998 ABBYHY hükümleri
doğrultusunda incelendiği için yetersiz olabilmekte ve güçlendirme yapılmasına
karar alınabilmektedir.
Ayrıca güçlendirilmesi planlanan bir yapıda uygulanacak esaslar da belirli
olmadığı için, sadece bina analizi yapılarak, değişik uygulama projeleri
hazırlanmaktadır. Bu tür uygulamalar gerek mühendislik, gerekse ülke ekonomisi
açısından olumsuz sonuçları ortaya çıkarabilmektedir.
Depremsel hareketler olarak aktif bir coğrafya içerisinde bulunduğumuz
dikkate alındığında mevcut binaların değerlendirmesinin ve/veya güçlendirilmesinin
belirli hükümler altına alınması kaçınılmazdır. Bu kapsamda 03 MAYIS 2007 tarihli
Resmi Gazetede yayımlanan yeni yönetmelik ile birlikte “Mevcut Binaların
Değerlendirilmesi Ve Güçlendirilmesi” esasları da yayımlanarak yürürlüğe girmiş ve
yeni Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY)
içerisinde Bölüm 7 olarak yer almıştır. Yönetmeliğin bu bölümünde daha önce farklı
uygulamalar
ile
sürdürülen
mevcut
yapıların
değerlendirilmesi
ve
takviye/güçlendirme ihtiyacı olan yapıların belirlenmesinde uygulanacak esaslar
belirlenmiştir. DBYBHY Bölüm 7 ile öncelikle mevcut bir yapıdan bilgi toplanması
süreci irdelenmiştir. Bu maksatla binalar için “Sınırlı bilgi düzeyi”, “Orta bilgi düzeyi”
ve “Kapsamlı bilgi düzeyi” olarak tanımlamalar yapılmıştır.
Daha sonraki aşamada, mevcut bir binanın performansının tespit
edilmesinde kullanılmak üzere yapı elemanlarındaki hasar sınırları ve hasar
bölgeleri tanımlanmıştır. Müteakiben deprem yüklerinin hesaplanmasına yer
verilmiş ve nihai yapı performansının belirleneceği yöntem anlatılmıştır. Ayrıca yeni
eklenen bölümde son olarak, güçlendirme yöntemlerine yönelik (kolonların
mantolanması, lifli polimer sargı, dıştan etriye eklenmesi vb.) asgari koşullar
belirlenmiştir.
“Mevcut Yapıların Depreme Karşı Güçlendirilmesi” isimli bu tez çalışmasında;
Sta4-Cad ve IdeStatik yapı analiz programlarının uluslar arası çevrelerce kabul
gören Etabs yapı analiz programıyla karşılaştırmalarının yapılması, yeni Deprem
Yönetmeliğine ne kadar uyumlu olduklarının belirlenmesi ve Adana ili Ceyhan
ilçesinde bulunan bir okul yapısının güçlendirme projelerinin, yeni Deprem
Yönetmeliğine uyumlu bir şekilde yapılması amaçlanmıştır.
Bu kapsamda, ilk önce basit çerçeveli 5 katlı bir yapı, “Eşdeğer Deprem
Yöntemi” ve “Mod Birleştirme Yöntemi” kullanılarak Sta4-Cad, IdeStatik ve Etabs
yapı analiz programları ile analiz edilip, sonuçlar karşılaştırılmıştır. Paket
60
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
programların güvenilirliğinin belirlenmesinden sonra, yukarıda sözü edilen okul
binasının güçlendirme projeleri hazırlanmıştır.
Mevcut Binaların Değerlendirilmesi Ve Güçlendirme Çalışmaları
Mevcut
binaların
deprem
yükleri
altında
performanslarının
değerlendirilmesi ve güçlendirme çalışmalarında izlenmesi gereken işlem
basamakları aşağıda özetlenmiştir. Burada sözü edilen ilke ve kurallar, hiç deprem
etkisinde kalmamış ve/veya hasar görmemiş binalara uygulanabileceği gibi,
depremde hafif ve orta hasar görmüş binalara da uygulanabilir. Mevcut bir binanın
değerlendirilmesi ve güçlendirme çalışmalarında ilk adım, değerlendirme
raporunun hazırlanmasıdır. Daha sonra gerekli görülmesi halinde güçlendirme
yöntem ve ilkelerine karar verilmektedir. Son adımda ise, belirlenen ilke ve
yönteme uygun olarak güçlendirme projesi hazırlanmaktadır.
Değerlendirme Raporunun Hazırlanması
Değerlendirme raporunun hazırlanmasında takip edilecek işlem
basamakları aşağıdaki gibidir.
1. Binadan Bilgi Toplanması
Değerlendirilmesi planlanan bina yerine gidilerek incelemeler yapılmalıdır.
Değerlendirme raporunda binanın yerleşim durumu ve kat adedi yanında, yapılan
geoteknik ve malzeme incelemelerinin sonuçları özet olarak verilir. Mevcut bina için
bölgedeki deprem durumu göz önüne alınarak zemin karakteristik periyotları ve
etkin yer ivmesi katsayısı da belirtilmelidir. Geoteknik inceleme çevredeki genel
zemin durumu belirtildikten sonra yapısal hasar ve muhtemel güçlendirme sistemi
ile doğrudan ilgili geoteknik, endeks ve mühendislik parametreleri verilmelidir.
Ayrıca sıvılaşma, heyelan vs. risklerde araştırılmalıdır. Yer altı su seviyesi
hakkında bilgi, binadaki temel durumu ve temel derinliği de geoteknik inceleme
sırasında tespit edilir. Binanın mevcut taşıyıcı sistemindeki beton kalitelerini
belirlemek için uygun sayıda numune alınmalı ve daha çok sayıda darbeli çekiç
deneyi uygulaması ile betonda ses hızı ölçüm deneyleri yapılmalıdır. Ölçülen bu
tahribatsız değerler ile beton numunesi sonuçları arasında korelasyon kurularak,
beton kalitesi konusunda oldukça gerçekçi sonuç elde etmek mümkündür. Açılan
kiriş ve kolon gibi elemanlardan alınacak donatı numuneleri üzerinde yapılacak
çekme deneyi ile donatının kalitesi de belirlenebilir.
Taşıyıcı sistemin tanıtılması değerlendirme raporunun en önemli bölümünü
teşkil eder. Mevcut yapı ile ilgili röleve çalışmaları kesinlikle yapılmalıdır. Binanın
projesi mevcut ise, bu projenin ne derecede yerindeki durumla uyuştuğunun tespit
edilmesi ve farklılıkların bildirilmesi önemlidir. Genellikle eski binalar için proje
bulmak mümkün olmaz. Bu durumda binanın mimari rölevesi ile taşıyıcı sistem
rölevesinin hazırlanması gerekir. Her kat için hazırlanacak mimari rölevede
binadaki kapı ve pencere yerleri yanında, hacimlerin kullanış biçimlerinin de işaret
edilmesi uygundur. Taşıyıcı sistem rölevesinde ise, döşeme türü, kolon ve varsa
perdelerin yerleşim durumu ile kirişlerin plandaki düzeni belirtilmelidir. Bu
elemanlarının yerlerinin ve geometrik boyutlarının belirlenebilmesi için bazı
61
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
duvarların kırılması gerekebilir. Özellikle kirişlerin bölme duvarları içinde kalması ve
asmolen döşemelerde geniş kirişlerin döşeme içinde bulunması taşıyıcı sistemin
belirlenmesinde büyük zorluk çıkarır. Yer yer bu elemanlarda paspayı kaldırılarak,
eğer proje varsa donatının yerleştirilme durumu hakkında ve eğer proje yoksa
mevcut donatı düzeni hakkında bilgi toplanır. Bütün bu bilgilerin elde edilmesinde
daima belirsizliklerle karşı karşıya bulunulacağı gözden kaçırmamalıdır. İncelemeyi
yapan uzman inşaat mühendisinin mevcut projeyi veya hazırlanan taşıyıcı sistem
rölevesini esas alarak bilgiler toplaması güçlendirme projesinin hazırlanması
durumunda önemli hususların gözden kaçmasını önleyecektir.
Mevcut bina, ilgili kurumlardan alınan ruhsat ve eklerine göre yapılmış ise
binanın üretildiği tarihe göre proje ve eklerini temin etme yoluna gidilmelidir.
Mevcut binalardan bilgi toplanması, binalarda meydana gelen veya muhtemel bir
depremde hasar alacağı düşünülen binaların güçlendirilmesi bu bilgiler ışığında
yapıldığından hayati önem taşımaktadır.
2. Binanın Performans Analizi
Detaylı bilgi toplanmasından sonra, binanın bilgisayar ortamında
modellenmesi ve DBYBHY kuralları gereğince performans analizinin yapılması
gerekmektedir. Bu aşamada kullanılacak analiz yöntemine, çalışmadan sorumlu
uzman inşaat mühendisi karar vermelidir. Bilgisayar programlarından alınan analiz
sonuçlarının
yorum
ve
değerlendirilmesi
de
inşaat
mühendisinin
sorumluluğundadır.
Güçlendirme İlke ve Yönteminin Belirlenmesi
Değerlendirme sonucunda güçlendirilmesine karar verilen bina için
güçlendirme ilke ve yöntemleri belirlenmelidir. Sistem toplam deprem güvenliği
kolonların mantolanması ile oluşturulabileceği gibi güçlendirme perdelerinin
öngörülmesi ile de sağlanabilir. Bunun için mantolanması uygun görülen kolonların
bildirilmesi veya muhtemel perde yerlerinin işaretlenmesi önemlidir. Seçilen perde
düzeni, daha sonra yapılacak proje çözümlerinde alınacak sonuçlara göre kontrol
edilmelidir. Yerinde yapılacak incelemede önerilen kolon mantolanmasının veya
perde yerlerinin mimari bakımdan bir sakınca doğurup doğurmadığına bakılmalıdır.
Güçlendirme Projesinin Hazırlanması
Güçlendirme ilke ve yöntemlerinin belirlenmesinden sonra, yapı
performansı yeniden test edilerek binanın yeterli deprem güvenliğine kavuşup
kavuşmadığı belirlenmelidir.
Binada yapılan güçlendirmenin maliyeti hesaplanmalı, binanın servis ömrü,
kullanabilirliliği gözetilerek binanın yeniden üretilme maliyeti hesabı yapılmalı bu
oran % 40 mertebelerinin üzerinde ise binanın güçlendirilmesinden vazgeçilerek
yıkılıp yeniden yapılma yoluna gidilmelidir.
Nihai kararın güçlendirme yönünde verilmesi halinde, güçlendirme
uygulama projeleri yeterli teknik detayı içerecek şekilde hazırlanmalıdır.
62
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
Basit Bir Yapı İçin Çeşitli Analiz Programları İle Elde Edilen Sonuçların
Karşılaştırılması
Bu çalışmada öncelikle, 5 katlı basit çerçeveli bir yapının deprem analizi, Sta4-Cad
12.1, IdeStatik 4.0 ve Etabs V9 yapı analiz programları ile ayrı ayrı yapılarak; Sta4Cad 12.1 ve IdeStatik 4.0. programlarının analiz sonuçlarının doğruluğu, Etabs V9
programı ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada Doğrusal Elastik Hesap
Yöntemleri olan Eşdeğer Deprem Yükü ve Mod Birleştirme Yöntemi kullanılmıştır.
Analiz sonuçları “Tartışma ve Sonuçlar” kısmında özetlenmiştir. Bu karşılaştırma
sonucunda; Sta4-Cad yapı analiz programı daha güvenilir sonuçlar verdiğinden
dolayı Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu Binasının değerlendirilmesi ve güçlendirme
projesinin hazırlanmasında kullanılmıştır.
Bina Bilgileri
1. Bina Genel Bilgileri
Bina Kullanım Amacı
: Konut
Kat Sayısı
:5
Kat Yükseklikleri
:3m
2
Zemin Emniyet Gerilmesi
: 25 t/m ,
3
Zemin Yatak Katsayısı(Ks)
: 3000 t/m
Taşıyıcı Sistem
: Yerinde Dökme Betonarme Çerçeveli Sistem
2. Deprem Bilgileri
Deprem Bölgesi (A0)
: A0 = 0.3 (2. Deprem Bölgesi)
Deprem Yapı Davranış Katsayısı (R)
: Rx = 8; Ry = 8
Deprem Yapı Önem Katsayısı (I)
: 1.0 (DBYBHY Tablo 2.3 gereği)
Spektrum Karakteristik Periyotları
: TA = 0.10 s; TB = 0.30 s
Hareketli Yük Katılım Katsayısı
: n = 0.3 (DBYBHY Tablo 2.7 gereği)
Deprem Yükü Eksantirisitesi
: 0.05 (DBYBHY 2.7.3 gereği)
3. Yapı Malzeme Bilgileri
Beton Sınıfı:BS20,
Çelik Sınıfı:S420,
2
Elastisite Modülü: 285000 kg/cm (TS 500)
4. Yapı Elemanlarının Boyut Bilgileri
Kolon ve Kiriş Boyutları : 40x40 cm,
Döşeme kalınlığı: 13 cm (Plak Döşeme)
5. Yük Bilgileri
2
Döşeme Sabit Yükü (G1)
: 0.5 t/m
2
Döşeme Hareketli Yükü (Q)
: 0.2 t/m (TS 498)
2
Kiriş Yükü (G2)
: 0.8 t/m (19 cm tuğla duvar)
6. Taşıma Gücü Malzeme Katsayıları
Beton: 1.5,
Çelik: 1.15
7. Taşıma Gücü Yük Katsayıları
Sabit Yük: 1.4, Hareketli Yük: 1.6
Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu Binasının Değerlendirilmesi
Adana ili Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu binasının mevcut durumunun
değerlendirilmesinin yapılması için, esas olarak güvenilirliği tespit edilmiş olan
63
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
Sta4-Cad programından yararlanılmıştır. Bina performansı, doğrusal elastik hesap
yöntemlerinden Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile belirlenmiştir. Kolonlarda ve
kirişlerde Etki/Kapasite oranları için elde edilen sonuçlar, X-Track programının
verdiği sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.
Mevcut Bina Bilgileri
1. Bina Bilgi Düzeyi
Okul binasının onaylı mevcut betonarme projeleri olduğundan ve yerinde
yapılan ölçümlerde ilgili betonarme projesinin eksiksiz uygulandığı tespit
edildiğinden, okul binası “Kapsamlı Bilgi Düzeyi”ne girmektedir. Proje verilerinde
DBYBHY Çizelge 7.1’e göre Bilgi Düzeyi Katsayısı olarak “1.00” kullanılacaktır.
2. Bina Geometrisi
Binanın mevcut betonarme projeleri ile yerinde yapılan ölçümlerde ilgili betonarme
projenin eksiksiz uygulandığı görülmüştür. Yerinde yapılan incelemelerde binanın
ayrık nizam olarak yapıldığı ve mevcut binada kısa kolon gibi olumsuzlukların
olmadığı görülmüştür.
3. Eleman Detayları
DBYBHY 7.2.6.2.ye göre okul binasının perde ve kolonlarının %10’u,
kirişlerinin %5’inin pas payları sıyrılarak donatı ve donatı bindirme boyları tespitleri
yapılmış ve projesine uygun olduğu yerinde tespit edilmiştir. Pas payı sıyrılmayan
elemanların %20’sinde donatı tespit cihazı ile de donatı tespitleri yapılmış ve
projedeki adetleri ve aralıkları sağladığı yerinde görülmüştür. Dolayısıyla, “Donatı
Gerçekleşme Katsayısı” “1” alınmıştır.
4. Malzeme Özellikleri
DBYBHY 7.2.6.3.e göre her katta ilk önce Beton Çekiç Testi yapılarak malzeme
dayanımı en düşük kolonlar tespit edilmiş ve bunların içinden 3 tanesinin karot
numuneleri alınmış ve laboratuarda test edilerek betonun malzeme dayanımları
tespit edilmiştir. Ayrıca donatı örnekleri de alınarak, çeliğin malzeme dayanımı
tespit edilmiştir.
5.Mevcut Bina Genel Bilgileri
Bina Kullanım Amacı
: Okul
Kat Sayısı
:3
Kat Yüksekliği
: Değişken
Bodrum Kat Sayısı
: -2
Zemin Emniyet Gerilmesi
: 11 t/m
3
Zemin Yatak Katsayısı(Ks)
: 1320 t/m
Taşıyıcı Sistem
: Yerinde Dökme Betonarme Çerçeveli Sistem
6. Mevcut Bina Deprem Bilgileri
Deprem Bölgesi (A0)
: 0.3 (2. Deprem Bölgesi)
Deprem Yapı Davranış Katsayısı (R)
: Rx = 4; Ry = 4
Spektrum Karakteristik Periyotları
: TA = 0.10 s; TB = 0.30 s
Hareketli Yük Katılım Katsayısı(n)
: 0.6 (DBYBHY Çizelge 2.7 gereği)
Deprem Yükü Eksantirisitesi
: 0.05 (DBYBHY 2.7.3 gereği)
64
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
7. Mevcut Bina Yapı Malzeme Bilgileri
Beton Sınıfı: BS9,
Çelik Sınıfı: S220,
2
Elastisite Modülü: 237500 kg/cm (TS 500)
8. Mevcut Yapı Elemanlarının Boyut Bilgileri
Kolon ve Kiriş Boyutları : Değişken,
Döşeme kalınlığı: 15 cm (Plak Döşeme)
9. Mevcut Binanın Yük Bilgileri
Döşeme Sabit ve Hareketli Yükü (G1,Q) : Değişken,
Kiriş Yükü (G2): Değişken
10. Taşıma Gücü Malzeme Katsayıları
Beton: 1.5,
Çelik: 1.15
11. Taşıma Gücü Yük Katsayıları
Sabit Yük: 1.4, Hareketli Yük : 1.6
50 Yılda Aşılma Olasılığı %2 Olan Deprem Durumu İçin Can Güvenliği ve %10
Olan Deprem Durumu için Hemen Kullanım Performans Hedeflerinin
İrdelenmesi
Sta4-Cad yapı analiz programı ile Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi
kullanılarak ve mevcut bina bilgileri girilerek hesaplanan okul binası; DBYBHY
Bölüm 7 – Tablo 7.7’ye göre, bina kullanım amacı ve türü “İnsanların Uzun Süreli
ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar” kısmına girdiğinden, 50 yılda aşılma olasılığı
%2 olan deprem durumu için “Can Güvenliği (CG)” ve %10 olan deprem durumu
için “Hemen Kullanım” koşullarına göre performans hedefinin yeterli olup olmadığı
tespit edilmiştir.
Can Güvenliği ve Hemen Kullanım Performans Düzeyleri için Güçlendirme
Projesinin Gerekliliğinin İrdelenmesi
Okul binasından elde edilen analiz sonuçları değerlendirildiğinde; binaya
etkiyen eşdeğer deprem yükünün binanın taşıyabileceği sınırların çok üzerinde
olduğu, Can Güvenliği (CG) Performans Düzeyi için; mevcut durumdaki kirişlerinin
%30’undan fazlasının İleri Hasar Bölgesinde olduğu, kattaki kesme kuvvetinin
%30’undan fazlasının Minimum Hasar Bölgesi’ni aşmış kolonlar tarafından
taşındığı görülmektedir. Ayrıca Hemen Kullanım (HK) Performans Düzeyi için
mevcut durumdaki kirişlerinin %10’undan fazlasının Belirgin Hasar Bölgesi’ni
aştığı, Minimum Hasar Bölgesini aşan kolonların olduğu görülmektedir.
Elde edilen bu veriler ışığında, 50 yılda aşılma olasılığı %2 olan deprem
durumu için Can Güvenliği Performans Düzeyi ve 50 yılda aşılma olasılığı %10
olan deprem durumu için Hemen Kullanım Performans Düzeyi koşullarının her
ikisinin de sağlanmadığı ve DBYBHY Bölüm 7’ye göre güçlendirmenin gerekli
olduğu görülmektedir.
Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu Binasının Güçlendirme Projesinin
Hazırlanması
Adana ili Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu binasının mevcut durumunun
analiz sonuçlarına bakılarak; sistemde bulunan tüm kolonların mantolanması ve
sisteme yeni perdeler eklenmesi şeklinde bir güçlendirme yolu tercih edilmiştir.
65
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
Yapı, okul binası olduğu için; güçlendirme yapıldıktan sonra, Hemen Kullanım (HK)
ve Can Güvenliği (CG) Performans Düzeylerini sağlayacak şekilde güçlendirme
projesi hazırlanmış ve proje sonunda elde edilen analiz sonuçları aşağıda
özetlenmiştir.
Güçlendirilmiş Bina Bilgileri
Sisteme yeni eklenecek olan elemanlara ait bilgiler aşağıda verilmiştir.
1. Yeni Eklenecek Elemanların Yapı Malzeme Bilgileri
2
Beton Sınıfı:BS30,
Çelik Sınıfı:S420,
Elastisite Modülü: 318000 kg/cm
2. Güçlendirilmiş Yapı Elemanlarının Boyut Bilgileri
Kolon ve Kiriş Boyutları: Değişken,
Döşeme kalınlığı: 15 cm (Plak Döşeme)
50 Yılda Aşılma Olasılığı %2 Olan Deprem Durumu İçin Can Güvenliği ve %10
Olan Deprem Durumu için Hemen Kullanım Performans Hedeflerinin
İrdelenmesi
Sta4-Cad yapı analiz programı ile Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi
kullanılarak ve güçlendirilmiş bina bilgileri girilerek hesaplanan okul binası;
DBYBHY Bölüm 7 – Tablo 7.7’ye göre, bina kullanım amacı ve türü “İnsanların
Uzun Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar” kısmına girdiğinden, 50 yılda
aşılma olasılığı %2 olan deprem durumu için “Can Güvenliği (CG)” ve %2 olan
deprem durumu için “Hemen Kullanım (HK)” koşullarına göre performans hedefinin
yeterli olup olmadığı tespit edilmiştir.
Can Güvenliği ve Hemen Kullanım Performans Düzeyleri için Analiz
Sonuçlarının Değerlendirilmesi
Okul binasından elde edilen analiz sonuçları değerlendirildiğinde; yapıya
etkiyen eşdeğer deprem yükünün, taşıma kapasitesine oranla çok daha az olduğu,
Can Güvenliği (CG) Performans Düzeyi için; her kattaki İleri Hasar Bölgesindeki
kirişlerin %30 oranını geçmediği, kattaki kesme kuvvetinin tamamının Minimum
Hasar Bölgesi’ndeki kolonlar tarafından taşındığı görülmektedir. Hemen Kullanım
(HK) Performans Düzeyi için bakıldığında da, her kattaki Belirgin Hasar
Bölgesi’ndeki kirişlerin %10 oranını geçmediği, kolonların tamamının Minimum
Hasar Bölgesi’nde olduğu görülmektedir.
Elde edilen bu veriler ışığında, depremin 50 yılda aşılma olasılığı %2
durumu için Can Güvenliği Performans Düzeyi ve depremin 50 yılda aşılma
olasılığı %10 durumu için Hemen Kullanım Performans Düzeyi koşullarının
sağlandığı ve güçlendirmenin yeterli olduğu anlaşılmaktadır.
Yapıya etkiyen eşdeğer deprem yükünün, taşıma kapasitesine oranla çok
daha az olduğu incelenince, güçlendirme projesinin ekonomik boyutlarda
yapılmadığı düşünülebilir. Ancak okul türü yapılarda 50 yılda aşılma olasılığı %10
deprem durumu için “Hemen Kullanım Performans Düzeyi” hedeflendiğinden
kolonların tümünün Minimum Hasar düzeyinde olması öngörülmektedir. Okul
binasında bulunan kolonların neredeyse tamamının bu hasar düzeyinin üzerinde
66
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
olmasından dolayı mantolanması yoluyla güçlendirilmesi gerekmiştir ve bu nedenle
güçlendirme maliyeti ekonomik boyutların üzerinde hesaplanmıştır.
Tartışma ve Sonuçlar
Bu çalışmada, 2007 yılında yürürlüğe giren DBYBHY 2007’ye uygun olarak
mevcut bir binanın depreme dayanıklılığının değerlendirilmesi ve gerekli olması
halinde güçlendirme projelerinin hazırlanması hedeflenmiştir.
Bu amaçla öncelikle proje mühendislerince yaygın olarak kullanılan Sta4Cad ve IdeStatik yapı analiz programları yardımıyla basit çerçeveli 5 katlı bir bina
üzerinde Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ve Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak
analizler yapılmış ve elde edilen sonuçlar uluslararası çevrelerce kabul gören
Etabs yapı analiz programının sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma
sonucunda, Etabs ile büyük ölçüde uyumlu olduğu anlaşılan Sta4-Cad programı ile
Adana ili Ceyhan ilçesinde bulunan bir okul binası herhangi bir deprem durumunda
yeterli olup olmadığını görmek için analiz edilmiş ve gerekli görülmesi üzerine
güçlendirme projesi yapılmıştır. Bu kapsamda çıkarılan sonuçlar aşağıda
sıralanmaktadır.
Sta4-Cad yapı analiz programı ile Eşdeğer Deprem Yükü ve Mod
Birleştirme Yöntemi kullanılarak yapılan analizlerde; Etabs programı ile büyük
ölçüde uyumlu sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Değerlerin hepsinin aynı
çıkmasının beklenemeyeceği aşikârdır. Bu nedenle, Sta4-Cad yapı analiz
programının sonuçlarının güvenilir olduğu sonucuna varılmıştır.
IdeStatik yapı analiz programında Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile
analiz imkanı bulunmaması önemli bir eksikliktir. DBYBHY 2.6.2. Tablo 2.6.da
verilen şartlar sağlanarak Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile bina tasarlayabilmek
mümkündür. Ayrıca sistemin genel davranışını görebilmek, hem taşıyıcı hem de
ekonomik olacak bir yapı tasarlayabilmek adına bu yöntemle bir ön analiz
yapmanın gerekliliği unutulmamalıdır. Aynı program ile Mod Birleştirme Yöntemi
kullanılarak yapılan analizde elde edilen sonuçların, Etabs programının
sonuçlarından çok farklı olduğu görülmüştür. Bu nedenle, IdeStatik programının
analiz sonuçlarının yeterince güvenilir olmadığı sonucuna varılmıştır.
Türk Deprem Yönetmeliği’ne 2007 yılında ilk kez güçlendirme adı altında
bir bölüm eklenmiştir. Programların kendisini bu yeni yönetmeliğe adapte etmesinin
zaman alacağı çıkan sonuçlardan anlaşılmıştır. Bunun neticesinde Etabs gibi
programlar kullanarak diğer yapı analiz programlarının doğruluğunu teyit etmek
daha güvenilir olacaktır. Bina performansının değerlendirilmesinde önemli bir faktör
olan Etki/Kapasite Oranlarının doğruya en yakın biçimde hesaplanabilmesi
gerekmektedir. Bu nedenle hesapların alternatif yazılım ve yöntemler ile
gerçekleştirilmesi ve sonuçlarının doğruluğunun teyit edilmesi büyük önem arz
etmektedir.
Mevcut durum analizlerinde yapının mevcut malzeme dayanımları
kullanıldığı için, saha çalışmasının önemi ortaya çıkmaktadır. Binalardan bilgi
toplanması konusuna yeni yönetmelikte geniş yer verilmiştir. Yapılacak
güçlendirme projesinin sonunda; öngörülen deprem etkisine karşı koyabilecek bir
67
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2009 Cilt:20-1
taşıyıcı sistem oluşturulması ve ekonomik çözümler sunulmasının bir arada
sağlanması gerektiği unutulmamalıdır. Bunun için de, yapının mevcut durumunun
yerinde görülmesi ve gerekli tetkiklerin yapılması gerekmektedir.
Mevcut yapılara etkiyen deprem yüklerinin hesaplanması için kullanılan
denklemlerde Ra değeri 1 olarak alınmaktadır. Bu da hesap edilen deprem
yüklerinin binanın deprem anında alacağı yüklerden daha fazla hesaplandığı
anlamına gelmektedir. Güçlendirmenin yapıya ekonomik olarak bir külfet getirdiği
unutulmamalıdır ve güçlendirmeden sonraki analiz sonuçları çok iyi incelenmeli,
yönetmeliğin vermiş olduğu sınır değerlerin üzerinde bir yapı tasarlanmamasına
ekonomik bir yapı tasarımı açısından dikkat edilmelidir.
İnşaat mühendislerimizin de bu yeni yönetmeliğe adapte olabilmeleri için
bu konuda daha fazla seminerler yapılmalı ve açılan seminerlerin sonucunda
yeterlilik
sınavları
yapılarak
mevcut
yapıların
değerlendirilme
ve
güçlendirilmelerinin, bu konuda eğitilmiş kişilerce yapılması sağlanmalıdır.
Kaynaklar
DBYBHY, 2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik
TS 498, 1997, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap
Değerleri
TS 500, 2001, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları
68