Depreme Dayanıklı Betonarme Yapı Tasarımı · Web viewDepreme Dayanıklı Betonarme Yapı...
Transcript of Depreme Dayanıklı Betonarme Yapı Tasarımı · Web viewDepreme Dayanıklı Betonarme Yapı...
Depreme Dayanıklı Betonarme Yapı Tasarımı
Öğr. Gör. Dr. Ali KOÇAK (Yıldız Teknik Üniversitesi)
1. Giriş
Önemli bir deprem kuşağında bulunan Türkiye’ nin alan olarak %92’ si, nüfus olarak %95’ i
aktif deprem kuşağı üzerinde bulunmaktadır. Büyük bir toprak kısmı bu kuşak üzerinde
bulunan ülkemizde, oldukça sık deprem olmakta ve her depremde can ve mal kaybına
uğranılmaktadır. Tarihsel ve hatta 1894-1999 yılları arasında oluşmuş daha yakın dönem 66
yıkıcı deprem bunun bir göstergesidir. Özellikle 17 Ağustos 1999 Gölcük ve 12 Kasım 1999
Düzce Depremleri, “meydana getirdiği yıkım, can ve mal kaybı, oluşturduğu şiddetin
büyüklüğü” deprem olgusunun Türkiye için önemini bir kez daha ortaya çıkarmışlardır. Bu
depremlerde de daha önceki depremlere benzer hasarların oluşmuş olması, Türkiye’ de hala
“depreme dayanıklı yapı” üretilemediğini, oluşmuş depremlerden gerekli dersin
çıkarılmadığını göstermektedir.
Depremlerde meydana gelen yapısal hasarlara deprem özellikleri, yerel zemin koşulları ve
yapı kalitesi olmak üzere üç faktör etki etmektedir. Deprem özelliklerini; bölgenin
depremselliği, deprem riski ve oluşabilecek deprem büyüklüğü, yerel zemin koşullarını;
zemin büyütme faktörü, zemin sıvılaşma potansiyeli, yapı kalitesini ise depreme dayanıklı
mimari ve taşıyıcı sistem tasarımı, kaliteli işçilik ve beton ile yapısal denetim oluşturmaktadır.
Hemen her deprem sonunda yapılan incelemelerde hasar göre yapıların tasarımının kötü,
işçilik ve beton dayanımlarının yetersiz olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte donatı
detaylarında yapılan kusurlarda hasar oranını arttırmıştır. Dolayısıyla bina tasarımından bina
üretimine kadar bütün uygulamaların kaliteli ve denetimli olması gerekmektedir.
“Mimari ve taşıyıcı sistemin belirlenmesi”nden oluşan tasarım aşamasında, bölgenin
depremselliği kesinlikle göz önüne alınmalı, tasarlanan yapının mimari geometrisi, planı ve
taşıyıcı sistemi depreme uygun olmalıdır. Bütün hesap kurallarına uyularak hesaplanmış bir
yapının deprem esnasındaki davranışının iyi olamayacağı, başka bir deyişle deprem
dayanımının yeterli olamayacağı, iyi bir hesabın yanısıra, mimari ve taşıyıcı sistemin de
düzgün seçilmiş ve oluşturulmuş olması gerekmektedir. Dolayısıyla daha başlangıçta mimari
tasarımda yapılan hatalar, yanlış geometri seçimleri, estetik ve görünüş kaygıları nedeniyle
1
yapılan hatalı, yanlış geometri seçimleri yapıyı önemli ölçüde riske sokmaktadır. Oluşan bu
riski de taşıyıcı elemanlarla gidermek mümkün olmamaktadır. Bu nedenle tasarım aşamasında
bazı ilkelere uyulması da zorunlu olmaktadır.
Yapı tasarımından başlayıp, üretim aşamasına kadar, estetik ve görünüş ile ekonomik
olguların yanısıra sağlamlık ve dayanıklılık da ön plana çıkartılmalıdır. Amaç nitelikli ve
çağdaş yapı üretimi olup, yapı üretiminden amaçlanan yalnızca insanın yaşayacağı bir mekan
olarak ele alınmamalıdır. Çağdaş ve nitelikli yapıdan kasıt, yapısal kirliliği olmayan, çevreyle
uyumlu, estetik, amacına uygun, kullanışlı, yangın güvenliği olan, su ve ses yalıtımına sahip,
mimari ve taşıyıcı sistemi iyi seçilmiş yapılardır. Böyle bir yapının oluşumunda bütün
mesleki disiplinlere önemli görev ve sorumluluklar düşmektedir.
Yapı tasarım ve üretim sürecinde yapısal güvenliği etkileyen faktörleri özetleyecek olursak;
Deprem ve özellikleri
Yerel zemin ve geoteknik koşullar
Kullanılan yapısal malzemeler ve kalitesi
Mimari tasarım
Taşıyıcı sistem tasarımı
İmalattaki özen ve işçilik
Proje ve yapı denetimi
olarak sıralayabiliriz. Bu çalışmada “mimari tasarım” ve “taşıyıcı sistem tasarımı” üzerinde
durulacaktır.
2. Mimari Tasarım
Yapı tasarımı mimari ve taşıyıcı sistem tasarımı olarak iki ayrı evrede oluşmaktadır. Mimari tasarımda
etkili olan faktörler yapının kullanma amacı ve mimari sanat anlayışı olarak nitelenebilir. Taşıyıcı
sistem tasarımına etkiyen faktörler ise yapı malzemesinin nitelikleri ve yapıya gelen dış kuvvetler
yanında mimari tasarım da bulunmaktadır. Yapı tasarımında mimari tasarım ile taşıyıcı sistem tasarımı
arasında karşılıklı bir etkileşme bulunmaktadır.
Türkiye’ de yapım uygulamasında mimari tasarım mimarların taşıyıcı sistem tasarımının da inşaat
mühendislerinin ilgi alanı olması kabul edilmiştir. Ancak bu iki meslek disiplini arasında, mimari
2
tasarım aşamasında karşılıklı danışma çok sınırlı kalmaktadır. Çeşitli nedenlerle genel olarak mimarlar
yapıların taşıyıcı sistem tasarımı üzerinde durmamakta; inşaat mühendislerinin taşıyıcı sistemin bütün
sorunlarını nasıl olsa çözecekleri ve işin bu yanının yalnızca inşaat mühendislerini ilgilendiren bir
konu olduğu yaklaşımından giderek mimari tasarımlarında olabildiğince özgür davranmaktadırlar.
Eğer depreme dayanıklı yapı tasarımı yalnızca taşıyıcı sistemin deprem etkilerinin de dikkate alınması
ile yalnızca inşat mühendisine kalmış bir işlem olsaydı, mimari tasarım sırasında mimarların olaya
deprem açısından yaklaşmalarının gerektiği ileri sürülmeyecekti.
Gerek Türkiye’de gerekse dünyada depremlerden edinilen deneyimler depreme dayanıklı yapı
tasarımının daha mimari tasarım sırasında başladığını ortaya koymaktadır. Depremlerde hasar gören
yapıların hasar nedenleri bazen doğrudan doğruya mimari tasarım ile bağlantılı olmaktadır. Mimari
tasarımda olabildiğince özgür davranmak normal koşullarda bile taşıyıcı sistem tasarımında güvenli
bir çözüme ulaşılmasını güçleştirirken, deprem etkileri altında taşıyıcı sistem tasarımında çok daha
önemli problemler yaratabilmektedir.
Düzenli taşıyıcı sistem seçimi, öncelikle mimari tasarım ile ilgilidir. Gerek planda ve gerekse düşey
doğrultuda, mimari tasarımın olabildiğince karmaşıklıktan uzak, basit ve sürekli taşıyıcı sistemlerin
kullanılabilmesine olanak verecek biçimde düzenlenmesi depreme karşı başarılı bir yapısal tasarımın
ilk koşuludur. Bu noktada, depreme dayanıklı yapı tasarımının sadece yapı mühendisi tarafından değil,
mimar ile yapı mühendisinin hatta diğer meslek disiplinlerinin de ortak çabası ile gerçekleşebileceğini
söylemek yerindedir.
Ülkemizde sistemle ilgili deprem hasarları oldukça yaygındır. Özellikle son Erzincan ve Dinar
depremlerinde meydana gelen hasarların nedeninin mimari ve taşıyıcı sistem hatalarından
kaynaklandığını göstermiştir. Burada betonarme binalarda sıkça rastlanan tasarım hataları ve dikkat
edilmesi gereken bazı kurallar sıralanacaktır;
3
A
Uygun dilatasyonlarla ayrılmış yapı
UYGUN DEĞİL UYGUN AÇIKLAMA1 Plan şekli itibariyle
karmaşık ve ani rijitlik değişimlerine neden olan şekiller derzlerle bölünerek kare, dikdörtgen gibi plan şekillerine dönüştürülmelidir.
2 Bina planda olabildiğince basit geometrik ve simetrik şekilde olmalıdır. Bununla birlikte birkaç eksen etrafında simetrilik de deprem ve yapısal burulma açısından faydalıdır.
3 Plandaki girinti ve çıkıntılar nedeniyle köşelerde gerilme yoğunlaşmaları, ekzantrisiteden dolayı aşırı burulma etkileri oluşacaktır.
4 Merdiven boşluğu, asma kat gibi nedenlerle bırakılan döşeme yırtıkları diyafram süreksizliği ve yapısal burulma meydana getirece-ğinden sakıncalıdır.
5 Cephe süreksizlikleri yada cephedeki ani rijitlik değişimleri, büyük gerilme yığılmalarına ve
4
Planda ani rijitlik değişimi
Planda simetriden ayrılma
Döşeme boşluklu yapılar
Bina kesitinde ani rijitlik değişimi
Planda girintili ve çıkıntılı yapılar
Planda simetri
Planda simetri
Uygun dilatasyonlarla ayrılmış yapı
Rijitlik düzenlemesi
Ağır Kütle
Kütle düzensizlikleri Rijitlik düzenlemsi simetri
depremde katlar arasında farklı davranışa neden olacaktır.
UYGUN DEĞİL UYGUN AÇIKLAMA6 Cephe süreksizlikleri
yada cephedeki ani rijitlik değişimleri, büyük gerilme yığılmalarına ve depremde katlar arasında farklı davranışa neden olacaktır.
7 Yapı yüksekliği boyunca kat alanlarında ani ve büyük değişimler depremde yapı davranışına olumsuz yönde etki eder. Yapı derzlerle birkaç binaya ayrılmalıdır.
8
Dolgu duvarlarda yapıya önemli bir rijitlik kazandırmakta, deprem esnasında taşıyıcı elemanlar gibi davranmaktadır. Herhangi bir katının tuğla veya benzeri malzemeli duvarla örülmemiş “yumuşak kat”lı yapılar deprem açısından
5
Bina kesitinde ani rijitlik değişimi Rijitlik düzenlemesi
Bina kesitinde simetriden ayrılma
Bina kesitinde simetri
Kütle düzenlemesi (yumuşak kat)
Bina kesitinde narinlik Bina kesitinde uygunluk
oldukça sakıncalıdır. 9 Rijitlik ve kütle
düzensizlikleri ile kolon boylarındaki değişimlerin bulunduğu yerlerde depremde büyük gerilme birikimleri oluşur.
10
Plandaki bir boyutu diğer boyutuna nazaran büyük olan yapılar; titreşim, ısı, rötre ve farklı oturmalar nedeniyle uygun dilatasyonlara ayrılmalıdır.
UYGUN DEĞİL UYGUN AÇIKLAMA11
Çok dar alanlara çok yüksek yapılar oturtulmamalıdır. Yapı yüksekliğinin genişliğe oranı 6’yı geçmemelidir. (H/D)<6
12
Bitişik binaların birbirine çarpma etkilerini ortadan kaldırmak için en üst kenarın deplasman değeri kadar araya dilatasyon derzi bırakılmalıdır.
13
Bitişik veya kademeli yapıların yada bir bölümünün döşemesi diğerinden farklı bir düzeyde olan yapılarda bir rijitlik düzensizliği vardır. Diğer kolonlara
6
Rijitlik düzenlemesi Rijitlik düzensizliği
Yapı planında narinlik Planda dilatasyon
Dilatasyonla ayrılmış yapılarÇarpışma etkisindeki yapılar
Kolonları ayrılmış yapılar Kısa kolon davranışı
göre yüksekliği daha az olan kolonlar kısa kolon davranışı gösterirler ve büyük yatay kesme kuvvetleriyle zorlanırlar.
14
Bodrum kata konulan bant pencereler ile asma kat teşkili gibi durumlarda kısa kolonlar oluşacaktır. Deprem esnasında bu kolonlarda büyük gerilme yığılmaları olacak ve kolonlar kırılma konumuna son derece gevrek olan kesme kırılması ile ulaşacağından büyük sorun yaratırlar.
3. Depreme Dayanıklı Taşıyıcı Sistem Tasarımı
Bir yapının seçilen taşıyıcı elemanları yada taşıyıcı sistemi, öncelikle mimari tasarıma ve
yapının kullanım amacına uygun olmalıdır. Taşıyıcı elemanlar ne az kullanılmalı ne de yapıyı
ağırlaştırmalıdır. Sistem makine, elektrik tesisatlarına kolay kullanım imkanı vermelidir.
Sistem elemanları, ısı ve ses köprüsü oluşturmamalı, yangına karşı dayanıklı olmalıdır.
Gerekiyorsa korunmalıdır. Bununla birlikte, en önemlisi de, olası bir deprem dahil bütün
yüklere karşı yapı yeterli dayanımı göstermelidir.
Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkındaki Yönetmelik’ (1998) yapıların depreme
dayanıklılığını, yapının deprem enerjisini tüketmesi ile korunmasını ve bu amaçla yapının
yeterince sünek olmasını ister. Yönetmeliğin amacı, çok şiddetli depremlerde dahi yapının
tamamen yıkılmamasıdır. Bu yaklaşım üç aşamalı bir yapısal davranış esasına dayanır:
7
Kısa kolon
Bant pencere etkisiyle oluşan kısa kolonlar Kısa kolonların iptali
1. Sık oluşabilecek hafif şiddetteki depremlerde yapıların elastik davranması, yapısal ve
yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi,
2. Orta sıklıkta oluşabilecek orta şiddetteki depremlerde yapıların elastik limitine
yaklaşması, yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarında oluşabilecek hasarın
onarılabilir düzeyde kalması,
3. Seyrek olarak oluşabilecek şiddetli depremlerde ise yapıların plastik davranması, can
kaybını önlemek amacıyla binaların kısmen veya tamamen göçmesini önlemektir.
Deprem yönetmelikleri çerçevesinde depreme dayanıklı yapı tasarımı, yukarıda tanımlanan
üçüncü aşama esas alınarak yapılır. Bu aşama için kullanılan “çok şiddetli deprem” belirli bir
zaman dilimi içinde, ilgili coğrafi bölge için öngörülen belirli büyüklükteki bir depremin
belirli bir olasılıkla oluşabileceği esasına göre tanımlanır. Yönetmeliklerde bu şekilde
tanımlanan depreme göre yapılan yapı tasarımının ilk iki aşamada öngörülen yapı davranışını
güvenli bir biçimde sağlayacağı kabul edilir.
Yönetmeliklerde tanımlanan çok şiddetli depremin etkisi altında yapının göçmeksizin ayakta
kalabilmesi, yapıda belirli bir dayanımın bulunmasıyla birlikte, önemli ölçüde enerji
yutabilme kapasitesinin sağlanmış olmasına bağlıdır. Bu iki yapısal özellik, yukarıda ikinci
aşamada belirtilen yapısal davranış için de gereklidir. Birinci aşama için öngörülen doğrusal
elastik davranış ise tümüyle yapı elemanlarının yeterli dayanımı ile sağlanır.
Önemle vurgulanması gereken husus, dayanım ve süneklik özelliklerinin birbirlerinden
bağımsız olmadıkları, aksine birbirlerinin tamamlayıcısı oldukları hususudur. Çok şiddetli
deprem altında yapının göçmesini önlemek için zorunlu olan süneklik özelliğinin
sağlanabilmesi için, büyük ölçülerde enerji yutması beklenen yapı elemanlarının aynı
zamanda yeterli bir dayanıma da sahip olmaları gerekir.
3.1. Süneklik
Yapı ve elemanlarının deprem esnasında ortaya çıkan enerjinin büyük bir bölümünü,
mukavemetinde önemli kayıplarla, kararsız denge hali olmaksızın büyük şekil değiştirme ve
elastik olmayan davranışla yutma yeteneğine süneklik denir.
Süneklik sayesinde, yüklemenin aşırı artmasında akmaya ulaşan kesitlerde plastik şekil
değiştirmelerle enerji alınırken, iç kuvvetlerin daha az zorlanan kesitlere dağılması sağlanır.
8
Şekil 1’ de görüleceği gibi, dayanımlar hemen hemen sabit olmasına rağmen sünek olmayan
bir yapı elastik şekil değiştirmelerle sınırlı kalırken, sünek bir yapıda ise şekil değiştirmeler
elastik sınırı geçip elastik olmayan şekil değiştirmeler yapabilmektedir. Bu sayede yapı ve
elemanları, oluşan deprem kuvvetlerinin büyük bir kısmını sönümleyecektir.
Şekil 1. Sünek ve sünek olmayan yük-şekil değiştirme bağıntısı
3.2. Betonarme Yapılarda Sünekliğin Sağlanması
Süneklik, yapının güvenliği ile doğrudan ilgili olduğu için, projelendirilen ve inşa edilen
yapıların sünek olması istenir. Hiperstatik bir yapıda süneklik sayesinde, yapının çok zorlanan
kısımları yük taşımaya devam ederken meydana gelen şekil değiştirmelerle, daha az zorlanan
kısımların yük taşımaya katkıda bulunması sağlanır. Döşeme ve kirişlerde süneklik sayesinde,
aşırı yükleme sonucunda çatlamalar ve büyük şekil değiştirmeler meydana gelir. Böylece
göçme tehlikesi önceden haber verilmiş ve tedbir alınması sağlanmış olur. Deprem ve patlama
gibi yükleme durumlarında enerjinin yutulması gerektiği için süneklik önemli olur.
Deprem kuvvetlerinin yapı elemanlarında oluşturduğu kesit tesirlerine karşı yeterli
mukavemette kesit tayin etmek şart olmakla birlikte, sünekliliğin ve deplasman sınırlamasının
sağlanması da oldukça önemlidir. Betonarme yapılarda yada yapı elemanlarında sünekliğin
sağlanması için aşağıdaki temel birtakım noktalara dikkat edilmesi gerekmektedir;
Donatı oranının sınırlandırılması : Betonun basınç altındaki davranışı elastik olmadığı
gibi, aşırı yükleme ile kırılgan bir davranış gösterir. Kiriş ve döşemelerde kesite sünek olan
donatı koyarak ve donatı miktarını sınırlandırıp betonun basınç altında kırılmasından önce
donatısının akmaya ulaşmasını sağlayarak süneklik elde edilebilir.
9
Etriye yada enine spiral kullanılması : Kolonlarda beton genel olarak basınç altında
bulunduğu için davranışının sünek olduğu söylenemez. Ancak etriyeler veya daha iyisi
enine spiral donatılarla sınırlı bir süneklik elde etmek mümkündür.
Kuvvetli kolon-zayıf kiriş teşkili: Deprem yüklerinin karşılanmasında kiriş ve kolon
birleşimlerinin yeterli sünekliğe sahip olacak şekilde düzenlenmesi önemlidir. Deprem
yönetmeliğinde de belirtildiği gibi kolon-kiriş birleşim noktalarında sünekliğin kuvvetli
kolon-zayıf kirişle sağlanması istenir. Başka bir deyişle kirişlerin daha sünek olması istenir
ve hem göçmenin haberli olarak meydana gelmesi hem de kolonların mukavemetini
kaybetmesiyle yapının elastik sınırlar içinde göçme durumuna gelmemesi sağlanmış olur.
Kolon-kiriş bağlantı noktalarında oldukça sık etriye kullanılması: Kiriş ve kolonlarda sık
etriye düzeni kullanılarak, betonun hem dayanımını ve hem de sünekliği artırılmalıdır.
Örneğin, depremde en çok zorlanması beklenen kolon-kiriş birleşim bölgelerine yakın kiriş
ve kolon kesitlerinde etriye sıklaştırılmasının yapılması gibi.
Yeterli aderans, yeterli kenetlenme yapılması : Moment etkisinde bulunan kiriş, döşeme,
temel gibi yapı elemanlarında sünekliliği azaltan faktörlerden biri aderans zayıflaması,
diğeri ise kesme kuvveti etkisidir. Yeterli aderans sağlanmaması kesme kuvvetini
karşılayan iç kuvvet oluşumlarını azaltmaktadır.Aderansın sağlanması yeterli kenetleme
boyu ve kenetleme boyunca sık etriye bulundurmakla temin edilebilir. Kesme
kırılmasının önlenmesi, kesmenin maksimum olduğu bölgelerde yeterli etriye
bulundurmakla mümkün olabilmektedir.
Türkiye’ de yakın zamana kadar kolon-kiriş türünden az katlı (1- 6 katlı) binalar yapılırken,
teknolojik gelişmelere paralel olarak çeşitli yapı sistemleri gelişmiştir. Bu yapı sistemlerinin
bazıları, yığma yapı, kolon-kiriş sistemli çerçeve karkas yapı, perde sistemli yapı, tüp sistemli
yapı, perde-çerçeve sistemli yapı, çelik ve kompozit yapılardır (Şekil 2).
10
Çerçeve Yapılar Perde-Çerçeve Yapılar
Perdeli Yapılar
Tüp Sistemli Yapılar
Şekil 2. Çeşitli Yapı Sistemleri
Betonarme çerçeve yapıların enerji tüketme güçleri azdır. Plastik enerji tüketme gücünde
olabilmeleri için donatı, eksenel yük ve boyut ayrıntılarına, hem proje hem de inşaat sırasında
özen göstermek gerekir. Bu tür yapılar deprem tehlikesinin az olduğu yerlerde çok katlı,
deprem tehlikesinin biraz daha büyük olduğu yerlerde ise az katlı yapılmalıdır. Perde-çerçeve
yapılarda ise, yanal ötelemeler kısıtlanmakta, perde duvarın hasar sonucu taşıma gücünün
azalmasından sonra çerçeve ikinci savunma unsuru olarak devreye girmektedir. Deprem
tehlikesinin orta ve daha yüksek olduğu bölgelerde yapıların perde-çerçeve şeklinde yapılması
daha uygun olacaktır. Enerji tüketme güçleri en yüksek olan yapılar perdeli yapılardır ve
önemli yapıların bu tarzda yapılması önerilmektedir.
Sağlıklı bir yapı üretiminde betonarme yapılarda sıkça karşılaşılan ve uyulması gereken
taşıyıcı sistem tasarımına ilişkin birtakım yöntemler aşağıda verilmiştir;
UYGUN DEĞİL UYGUN
11
İki doğrultuda düzgün çerçeve düzeni
İki doğrultuda düzgün çerçeve düzeniAçık olmayan çerçeve davranışı
Açık olmayan çerçeve davranışı ve iç konsolkonsol
İki doğrultuda iyi çerçeve düzeniy doğrultusunda yetersiz çerçeve
Açıklama: Kolonlar, aks aralıkları olabildiğince eşit olacak şekilde bir aks sistemine göre ve cephelere dik doğrultuda yerleştirilmelidir. Her iki doğrultuda rijitlikler arasında fark olmayacak şekilde eşit sayıda ve düzgün olarak dağıtılmalıdır. En önemlisi de her iki doğrultuda birbirine etkileri aktaracak şekilde kirişlerle bağlanmalıdır.
UYGUN DEĞİL UYGUN
12 Kirişsiz döşeme Düşük süneklik ve zımbalama tehlikesi
Yatay etkileri karşılayan perdeler
Kolonlu kirişli sistem
Yatay rijitliği iyi kolonlu binaYatay rijitliği az kolonlu bina
Hatalı asmolen yerleşimi Yeterli perde ve İyi bir yerleşim
Açıklama: Depreme karşı yapı tasarımında yapının yeterli dayanım ve süneklikte olması istenir. Yapılar henüz tasarım aşamasında iken düzenli sistem seçimi yapılmalıdır. Başka bir deyişle depreme karşı dayanıklılık ön planda tutulmalıdır. Benzer şekilde yapı tasarımını son derece etkileyen arazi planlaması ve yapı imar durumları deprem etkileri dikkate alınarak yapılmalıdır.Bölme duvarlarının gerektiğinde kaldırılması ya da tavandan sarkan kirişlerin istenmemesi sonucu kirişsiz veya asmolen döşemeler kullanılmaktadır. Bu tip döşemeli yapılar daha az rijitliğe ve dolayısıyla daha çok yatay ötelenmeye sahip yapılardır. Bu nedenle bu tip yapılarda perde duvar kullanılmalıdır. Ayrıca seçilen döşeme sistemi yeterli diyafram etkisini yaratmalıdır. Asmolen tipi tek doğrultuda çalışan döşeme elemanları kullanılacak ise, asmolenler şaşırtmalı olarak her iki yönde kullanılmalıdır.Taşıyıcı sistem tasarımında mümkün mertebe saplama kirişlerden kaçınılmalı, yükler en kısa yoldan kolonlara iletilmelidir.
UYGUN DEĞİL UYGUN
13
Açıklama: Taşıyıcı sistemde plan ve düşeyde bulunan taşıyıcı elemanların dayanımlarının düzgün ve sürekli olması istenir. Kolon ve kirişlerin planda düzgün dağıtılması, sistemin belirli bölgelerinin aşırı zorlanmasını önler. Bütün kolon ve perdeler temelden çatıya kadar sürekli olmalıdır. Depreme karşı davranışlarındaki olumsuzluklar nedeni ile yukarıda gösterilen düzensiz yapılardan kaçınılmalıdır. Deprem Yönetmeliği (1998), konsol ucuna oturan kolonlu sistemlerle, kiriş üzerine oturan perdeli sistemlere deprem bölgesinde izin vermemektedir. Ayrıca perdenin alt katta iki ucundan kolona oturmasına, kolonun kiriş açıklığına oturmasına izin vermekte ancak, bu elemanların birleştiği düğüm noktasındaki kesit tesirlerini %50 arttırmayı öngörmektedir. Kuvvetli kolon-zayıf kiriş ilkesi mutlaka uygulanmalıdır. Plastik mafsallaşmanın kirişlerde oluşumu ile istenen süneklik sağlanabilecektir. Yeni Deprem Yönetmeliği’nde bu durum açıkça ortaya konulmaktadır. Mafsallaşmanın kirişlerde oluşabilmesi için, bir düğüm noktasındaki kolonların taşıma gücünün
14
İyi çerçeve düzeni
Kuvvetli kolon-zayıf kiriş
Kirişe oturan kolonlar
Perdenin iki ucundan kolona oturması
Perdenin kirişe oturması
Kiriş sürekliliğinde belirsizlik
Kuvvetli kiriş-zayıf kolon
Kolonun konsolk irişe oturması
toplamı, kirişlerin taşıma gücünün toplamından fazla olması gerekmektedir.
UYGUN DEĞİL UYGUN
15
0
Perde sistemlerinin çizgileri bir noktadan geçtiğinden uygun değil
Uygun perde yerleşimi
0
a a a a
Perde sistemlerinin çizgileri bir noktadan geçtiğinden uygun değil İki doğrultuda dengeli rijitlik
Yalnız bir doğrultuda perde olduğundan uygun değil
Uygun perde yerleşimi
0
a a
0
Perde sistemlerinin çizgileri birnoktadan geçtiğinden uygun değil Uygun perde yerleşimi
Burulma rijitliği az olduğundan uygun değil
Yeterli burulma rijitliği
UYGUN DEĞİL UYGUN
Açıklama: Seçilecek düşey taşıyıcılarda mümkün mertebe perde tarzında taşıyıcılar olmalıdır. Bugünkü denetimsiz koşullarda 4-12 katlı konut ve işyeri türü binalar için en güvenli çözüm perde elemanlardır. Yatay yükün tamamını alacak kadar perde duvar bulundurulduğunda, hem yanal rijitlik sorunu çözümlenmekte, hem de sünekliği kuşkulu çerçevelere güvenmek zorunluluğu ortadan kalkmaktadır. Düşey taşıyıcıların rijitlik merkezi, ağırlık merkezinden ayrılmayacak şekilde ve planda uygun şekilde yerleştirilmelidir. Sisteme konulan perde veya tüp
16
Çekirdek perdenin uygun yerleştirilmemesi sonucu oluşan burulma titreşimi
Perde yerleşiminin uygun olmaması
Planda simetrik olmayan perde yerleşimi
Uygun perde yerleşimi
Uygun perde yerleşimi
sistemler yapıda burulma oluşturmayacak şekilde teşkil edilmelidir. Yalnız çekirdek sistem burulmaya sebep olacağından ilave olarak sisteme perde konulmalıdır. Perdeli bir yapıda da yeterli yatay rijitlik sağlamak için, uzantıları veya çizgileri bir noktadan geçmeyen en az üç perde teşkil edilmelidir.
UYGUN DEĞİL UYGUN
Açıklama: Düşey taşıyıcı elemanlar tarafından, temele kadar aktarılan yükler, buradan güvenle zemine aktarılmalıdır. Bu nedenle arazi ve zemin koşullarına göre o yapıya en uygun temel sistemi seçilmelidir. Hangi tip temel sistemi seçilirse seçilsin, arazi durumu, yapısal oturmalar ve zemindeki doğal etkiler yapıyı etkilememelidir.Temellerin birbirine bağlanmamış ayrık olması halinde temeller birbirinden bağımsız yer değiştirecek ve yapıda bütünlüğün bozulmasına sebep olabilecek hasarlar meydana gelecektir.Temelde kademe yapılması halinde, bodrum katların çevresi perde ile çevrilerek tavanı ve temeli ile rijit bir kutu kesit oluşturmak suretiyle, üst yapıya üniform olmayan titreşimlerin iletilmesi önlenmiş olacaktır.Temel sisteminin farklı ve simetrisiz olması zeminde farklı oturmalara neden olacağından mümkün mertebe aynı tip temel sistemi seçilmelidir.
17
Yetersiz temel yüksekliği
Rijit bodrum kat
Bağlanmamış tekil temeller
Farklı seviyedeki temeller
Farklı ve simetrisiz temeller
Sürekli veya plak temeller
Rijit bodrum kat
Kuvvetli bağ kirişleri
UYGUN DEĞİL UYGUN
Açıklama: Şekilde de gösterildiği gibi kirişlerin kolonlara eksantrisite yaratacak şekilde bağlandığı kolon-kiriş ek yeri deprem açısından sakıncalıdır. Bu tür bir birleşimde kiriş ile kolon arasında kesme kuvveti aktarma alanı da küçüldüğünden büyük kesme gerilmeleri ortaya çıkmaktadır.Merdivenler yapı içindeki insanların deprem sırasındaki güvenliği açısından çok önemli yapı elemanlarıdır. Betonarme yapıda depremin şiddetine göre çeşitli ölçüde
18
kiriş kiriş
kolon
kiriş
Kötü bağlantı
kirişkolon
kiriş
İyi kolon- kiriş bağlantısı
kolon kiriş kolon
kiriş
Kötü bağlantı
Ankastre mesnet
Ankastre bağlı merdiven detayı
Asıl yapı
Kayıcımesnet
Asıl yapıdan izole edilmiş, kayıcı bağlı merdiven merdiven detayı
hasar beklendiğinden hasarlı yapının deprem sırasında ya da hemen sonrasında güvenlik içinde boşaltılabilmesi için merdivenlerin depremde hasar görmemesi gerekir.Merdivenlerin bulunduğu çerçeveler diğer yapı çerçevelerine göre daha rijit olduklarından bu çerçevelere çok daha büyük yatay yük gelmektedir. Yapı güvenliği açısından merdivenlerin hasarını önlemek için, merdivenler derzlerle ayrılmış bloklar olarak düşünülmeli ya da merdiven kirişi bir ucundan kayıcı mesnetli olarak yapılmalıdır.
4.SONUÇ
Yukarıda örneklerle anlatıldığı gibi depreme dayanıklı yapı tasarımı ve inşası için bütün
meslek disiplinleri birlikte çalışmalıdır. Planlama, imar, tasarım ve inşanın her aşamasında
deprem faktörü göz önünde tutulmalıdır. Deprem bölgelerinde arazi kullanım planları
hazırlanırken, zemin durumları ve mikrobölgeleme haritaları oluşturulmalıdır. Yerleşim
yerleri, kentsel fonksiyon alanları, sosyal ve kültürel faaliyet alanları afetlerden zarar
görmeyecek şekilde seçilmelidir.
Yapıların depreme dayanıklı olması, bir depremde yıkılmamaları kadar depremden sonra da
fonksiyonlarını yitirmemeleri ve büyük hasar görerek can ve mal kaybına yol açmamaları
demektir. Bu ise mimari ve taşıyıcı sistem tasarım aşamasında da deprem etkilerinin göz
önüne alınmasını gerektirmektedir. Deprem mimari tasarımı ve dolayısıyla mimarın
olanaklarını kısıtlayan en önemli faktördür. Türkiye’de genel olarak mimar, inşaat
mühendisinin dışında mimari projeyi hazırlar, inşaat mühendisi de bu projeyi mimarın
koyduğu kolon ve varsa perde elemanlara göre çözümünü yapar. Bu anlamda yapının
depremdeki davranışı dikkatlice incelenmez. Depreme dayanıklı olmayı önleyen birçok faktör
de gözardı edilmiş olur. Dolayısıyla mimarların depreme dayanıklı yapıda nelere dikkat
etmeleri gerektiğinin bilincinde olması ve yapı tasarımında deprem olayının ülkemizin bir
gerçeği olduğu ve dikkate alınması gerektiğini unutmamalıdır.
İnşaat mühendisleri arasındaki yoğun rekabet ortamı, bilgisayar programları ile kolay proje
üretimi sonucu oluşan düşük proje ücretleri karşısında tasarımdan başlayıp, hesap, çizim ve
detaylara kadar kaliteli bir proje yapılamamaktadır. Mezuniyet sonrası üniversitelerle olan
19
ilişkiler kesilmekte, meslek odalarınca verilen kurs ve seminerlere olan ilgide son derece az
olmaktadır.
Bu günkü Türkiye gerçeğinde okulundan yeni mezun olan bir inşaat mühendisi paket
programların da yardımıyla projecilik yapmaktadır. Üniversitelerimizde deprem ve depreme
karşı yapı davranışı konusunda yeterince eğitim alamayan mühendisin, bilgisayarın tasarım
değil de analiz yaptığının bilincinde olması beklenmemelidir. Özellikle depreme dayanıklı
yapı tasarımının ana öğesi plan sistem seçimi, sünekliği artırıcı sistem düzenlemeleri gibi
konular doğrudan yapı mühendisinin deneyimine ve depreme dayanıklı tasarım felsefesine
yatkınlığı ile ilgilidir. Bu nedenle elinde iyi bir program da olsa her tasarımcıyı salt bu
nedenle uzman kabul etmemiz olanaklı değildir. Ayrıca programların kullanım kılavuzlarının
da daha açık seçik hazırlanması, kullanıcının da teorik ve sayısal yöntemlerdeki kabulleri
bilmesi, bu anlamda ne tür yapıları çözebileceğinin bilincinde olması gerekmektedir.
KAYNAKLAR
AYDINOĞLU,M.N. (1991), “Kalite Güvenilirliği Açısından Türkiye’de Depreme Dayanıklı
Tasarım ve Yapım Sorunları” İMO, İstanbul Şubesi, İstanbul ve Deprem Sempozyumu,sayfa
130-137, İstanbul
AYDINOĞLU,M.N.,(1994), “Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı”
Depreme Dayanıklı Yapı ve Yapı Denetimi Sempozyumu, Hazır Beton Birliği, İstanbul
BAYÜLKE, N.,(1989), “Depremler ve Depreme Dayanıklı Betonarme Yapılar”
Deprem Araştırma Dairesi, Ankara
CELEP, Z., KUMBASAR, N.,(1993), “ Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı
Yapı Tasarımı”, Sema Matbaası, İstanbul
ÇITIPITIOĞLU,E. , DOĞAN, E., (1993), “Depreme Dayanıklı Betonarme Taşıyıcı
Sistemlerin Tasarım ve İnşaatı İçin Öneriler” Proje ve Yapı Denetimi Sempozyumu, sayfa
209-218, İMO., İzmir Şubesi
20
Deprem Araştırma Dairesi Başkanlığı (1998), “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar
Hakkında Yönetmelik, Ankara
ERSOY, U. (1993), “Depreme Dayanıklı Yapı ve Denetimi”
Proje ve Yapı Denetimi Sempozyumu, sayfa 65-77, İMO., İzmir Şubesi
KOÇAK, A., (1996) “Yapıların Dinamik Analizi ve Spektral Hesap”
İMO., İstanbul Şubesi, Meslek İçi Eğitim Seminerleri, İstanbul
KOÇAK, A., (1999) “Deprem Dayanıklı Yapı Tasarımı Ders Notları”
YTÜ, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul
KOÇAK, A., (1999) “Deprem ve Yapısal Tasarım”
Mimarlık Dergisi, Mimarlar Odası, Trakya 1. Büyükkent Bölge Temsilciliği, Sayı 25, sayfa
35-37, İstanbul
LİN,T.Y., STOTESBURY, S.D.,(1988), “Structural Concepts and Systems for Architects and
Engineers” Van Nostrand Reinhold Co., New York
ÖZMEN,G., (1991), “Depreme Dayanıklı Çok Katlı Yapılarda Tasarım ve Üretim İlkeleri”
İMO, İstanbul Şubesi, İstanbul ve Deprem Sempozyumu, sayfa 120-129,İstanbul
21