YIĞMA YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA GÖZLEME VE … · 2017. 10. 4. · Bina inceleme formu,...

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

YIĞMA YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA GÖZLEME VE HESABA

BAĞLI DEĞERLENDİRİLMESİ İÇİN YÖNTEM

M.C. Genes1, L. Abrahamczyk

2, S. Kacin

3, A. M. Erberik

4

1

Doç. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Doğu Akdeniz Üniversitesi, Gazimagosa, K.Kıbrıs 2

Dr., Earthquake Damage Analysis Center, Bauhaus University, Weimar, Germany 3

Yrd. Doç. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, İskenderun Teknik Üniversitesi, Hatay 4 Prof. Dr. İnşaat Müh. Bölümü, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara

Email: [email protected]

ÖZET:

Geleneksel kanıya göre donatısız yığma yapılar, kuvvetli deprem etkisine karşı daha az dayanıklıdırlar. Ancak,

bu binaların davranışını ifade edebilecek uygun modeller pek bulunmamaktadır. Orta Avrupa Standartlarına göre

(EuroCode 8) sadece analitik yöntemlerle yapılan yığma binaların deprem davranışı çalışmaları, deprem sonrası

yapılan hasar gözlemleriyle karşılaştırıldığında, hasar ilerlemesinin birinci şiddetten ikinci şiddete geçişinde çok

fazla kötümser sonuçlar vermediği yönündedir.

Bu çalışmada, farklı analiz yöntemleri ve programlar kullanılarak yapılan analitik inceleme sonucu elde edilen

verilere göre çok amaçlı yerinde aletsel test prosedürü uygulanmıştır. Ek olarak malzeme elemanları üzerinde

laboratuvar testleri yapılarak yerel malzeme özellikleri de belirlenmiştir. İki boyutlu deneysel testlerin mevcut

yapıların üç boyutlu kalitelerini belirlemede uygun olmadığından, doğrusal olmayan davranışı ifade etmek, hasar

ilerlemesini ve durumlarını belirlemek için büyük ölçekli üç boyutlu testler gerçekleştirilmiştir.

Yığma yapılar için dijitalleştirilmiş veri tabanı oluşturulmasında deneyime bağlı veri, çok amaçlı yerinde bina

instrumentasyonu ve laboratuvar testlerinin analitik araştırmalarla etkileşimli olarak değerlendirilmesine

dayanan yenilikçi bir yöntem geliştirilmiş ve önerilmiştir. Bu yaklaşım kullanılarak birçok bina incelenmiş ve

kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Türetilen dijitalleştirilmiş veri tabanı, elde edilmiş kırılganlık eğrileri ve farklı

deprem senaryoları için elde edilen hasar tahminleri, başka ilgili kurumların (belediyeler, yığma yapı endüstrisi,

sadece Türk değil farklı Avrupa ülkelerinin sorumlularının yönetmelik geliştirmesi) yeni projeler başlatmasına

imkan sağlayabilecek niteliktedir.

ANAHTAR KELİMELER : Yığma yapı, deprem hasar tahmini, doğrusal olmayan analiz, bina

instrumentasyonu, ortam titreşimi

A METHOD BASED ON EMPIRICAL AND ANALYTICAL ASSESSMENT OF

MASONRY STRUCTURES UNDER SEISMIC ACTION

ABSTRACT:

Unreinforced masonry is traditionally deemed to be less suitable for strong earthquake shaking, but appropriate

models are missing to describe the behavior of these building types. The pure analytical investigations to the

earthquake behavior of masonry buildings based on the new code standards in middle Europe (e.g. EC 8) leads

to too pessimistic damage prognosis in the range of 1 to 2 intensity steps, which are in contradiction to the

observed behavior.

A multi-tasking in-situ instrumental testing procedure is carried out which in each phase is related to the

outcome of parallel analytical investigation by using different analysis methods and programmes. Additional



laboratory tests on single material pieces are provided to determine the local material properties. Due to the fact,

that the results from 2- dimensional experimental tests are not appropriate to describe the 3-dimensional quality

of existing buildings, single large scale 3-diminsional tests are conducted to describe the nonlinear behavior,

damage progression and to identify damage cases.

The innovative elements have to be seen in the generation of a database for digitized masonry structures and the

combination between experienced data and multi-tasking instrumental in-situ and laboratory testing in their close

interaction with the performed analytical investigations. Several buildings are investigated to obtain fragility

curves by using this approach.

In the frame of this study, the derived database for digitized masonry structures, the obtained fragility curves and

damage prognosis for several earthquake scenarios may provides a starting point for further projects with

probable interest groups (municipalities, masonry industry, not only Turkish, but also some responsible persons

for code development of different European countries).

KEYWORDS: Masonry structure, earthquake damage prognosis, nonlinear analysis, building instrumentation,

ambient vibration

1. GİRİŞ

Türkiye dünyada son 20 yıl içerisinde iki büyük depreme maruz kalan nadir ülkelerden birisidir. Bu durum son

30-40 yıl içerisindeki depremlerden açıkça görülmektedir. Bu istatistik veriyi ispatlayan depremlerin büyük bir

kısmı büyük yerleşim bölgelerinde meydana gelmekte ve dolayısıyla ciddi can ve mal kayıplarına neden

olmaktadırlar. Bu depremlerden biri olan 1999 Kocaeli depremi, Türkiye’de 20. yüzyılın en büyük doğal

afetlerinden birisi olmuştur. Ağır hasarlı veya yıkılan bina sayısının 60.000’den daha fazla olduğu rapor

edilmiştir (Youd vd., 2000).

Bu tür yıkıcı depremler ne yazık ki farklı yapı tiplerinin hasar görmesine veya tamamen yıkılmasına neden

olmaktadır. Daha doğrusu, depremden sonra yapılan arazi incelemeleri çoğunlukla çerçeveli betonarme, yığma,

prefabrik, ahşap ve karma binaların onarılamayacak kadar ileri seviyede hasara uğradıklarını veya tamamen

yıkıldıklarını ortaya koymuştur. Bu hasar görmüş farklı yapı tiplerinden biri olan yığma bina tipi, Türkiye’nin

önemli bir yapı stokunu oluşturmaktadır. Türkiye’nin önemli yerleşim bölgelerinin aktif fay hatlarına olan

yakınlıklarından dolayı bu sismik tehlike altında oldukları bilinmektedir.

Ayrıca, yığma yapıların hasar görebilirliğinin yüksek olması nedeniyle, bunun doğal sonucu olarak yığma

yapılarda yaşayan insanlar da yüksek deprem riski altındadır. Bu durum özellikle depreme göre tasarlanmamış

ve hatta hiç bir mühendislik hizmeti görmemiş yığma binalarda için geçerlidir.

Son on beş yıl içindeki deprem mühendisliği araştırmalarına bakıldığında, genellikle çalışmaların mühendislik

hizmeti görmüş çok katlı betonarme yapılar üzerine yoğunlaştığı görülmektedir. Bunun da en önemli nedeni ise,

yıkıcı depremlerde bu yapıların ciddi hasar görmüş ve çok fazla insanı etkilemiş olmasıdır. Yapılan

araştırmalarda genellikle yığma yapılar dikkate alınmamış veya kısmi olarak incelenmiş ve çalışılmıştır.

Geleneksel bir kanı olarak, donatısız yığma yapıların kuvvetli depremlere karşı uygun olmayan yapı tipi olduğu

kabul edilmesine rağmen, bu yapı tipi, en yaygın olarak bireysel konut tipi olarak kullanılmaktadır. Bundan

dolayı, yığma yapılar dünyanın bir çok yerinde son yıllarda meydana gelen yıkıcı depremlerden ciddi bir şekilde

etkilenmiştir (İran 2003, Pakistan 2005, İtalya 2009).

Diğer taraftan, düşük depremselliğe sahip bölgelerde yığma yapılar ile ilgili gözlemlere bakıldığında, yeni

Avrupa yönetmeliklerine göre elde edilen hasar ilerlemeleri ile çelişki içinde olduğu görülmektedir. Bu

durumda, analitik araştırmalar çok fazla kötümser bir hasar tahmini ortaya koymaktadır. Bundan dolayı, mevcut



tasarım problemlerinin aydınlığa kavuşması ve yük taşıyabilen kapasite rezervlerinin nedenlerinin belirlenmesi

için yeni stratejilere ihtiyaç duyulmaktadır.

Özellikle Orta Asya (Schwarz vd., 2004), İtalya ve Çin’de bulunan yığma okul binalarının kuvvetli depremler

altındaki davranışının kötü olmasından dolayı, Bauhaus Üniversitesi, Deprem Mühendisliği Araştırma

Enstitüsü’nün Uluslararası Deprem Mühendisliği Derneğinin desteğiyle 2002 yılında araştırmalarını yığma

yapıların davranışı ve mümkün olabilecek güçlendirme teknikleri üzerine yoğunlaştırmıştır. Bu araştırmaların

hedeflerinden bir tanesi uygun olmayan donatısız yığma yapıların kuşatılmış yığma yapılar ile değiştirilmesidir.

Beinersforf vd. (2009) ve Schwarz vd. (2008, 2010) tarafından 1978 Albstadt depreminde donatısız yığma

yapıların davranışı ile ilgili yapılan araştırmalar, düşük ve orta sismisiteye sahip bölgeler için gözlenen davranış

ile analitik analizlere göre yapılan hasar tahminleri arasında bir çelişkinin mevcut olduğunu göstermiştir. Bu

çalışmaların sonuçları, donatısız yığma yapıların mevcut davranışını aşağıdaki durumlar için karakterize

edebilmektedir.

Eurocode 8’e göre 1 den 2 şiddet adımları alanında bulunan ve sadece analitik araştırmalara dayanan yığma

yapıların davranışı çalışmaları oldukça kötümser hasar tahmini ortaya koymaktadır. Bu tahminler gözleme

dayalı davranışla karşılaştırıldığında çelişki doğurmaktadır.

Şimdiye kadar, yığma binaların analitik ve gerçek davranışı arasındaki farklılık deneysel araştırmalarla

çözülebilmiş veya cevaplanmış değildir.

Son yıllarda, yığma yapılar için karmaşık modeller geliştirilmiş olmasına rağmen, bu modellerin farklı

model değişimlerini dikkate alarak çok katlı yığma bina tiplerinde kullanılması ve hasar görebilirlik

fonksiyonlarının elde edilmesi hem harcanan zaman hem de verilen emek dolayısıyla uygun olmamaktadır.

Donatısız yığma yapılar için mevcut kırılganlık fonksiyonları arasında büyük farklarla bu problemin ne kadar

karmaşık olduğu Porter vd. (2008) tarafından belirlenmiştir.

Bu durumdan başka, düşük ve orta sismik bölgelerinde mevcut tasarım problemlerini ve reserve edilen yük

taşıma kapasitelerini aydınlatmak için Avrupa yığma endüstrisi tarafından farklı araştırma projeleri çalışılmıştır.

Bu çalışmalarda, iki boyutlu deneysel sonuçların üç boyutlu mevcut binaların kalitesini ifade etmekte yetersiz

olduğu görülmüştür. Bundan dolayı, doğrusal olmayan davranışın dikkate alınmasının mümkün olması için,

gerçek dayanımın göstergesi olduğunun analitik olarak ispatlanması gerekmektedir. Davranışa dayalı

değerlendirme yöntemleri analitik model ve gözlem arasındaki farklılığı ölçmek için kullanışlı bir yaklaşım

sağlamaktadır.

Yığma yapı tiplerinin davranışlarını tarif etmek için uygun yeterli modeller bulunmamaktadır. Davranışı daha

gerçekçi bir şekilde ifade etmek için alternatif araştırmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu araştırmaların, deprem

hasar durumlarını analiz etmek için gerçek boyutta numuneler üzerinde yapılan deneysel çalışmaları ve

deneyime dayalı deprem tepkisi değerlendirmelerini içermesi gerekmektedir.

Bundan dolayı, bu çalışmasında, yığma yapılar için dijitalleştirilmiş veri tabanı oluşturulmasında deneyime bağlı

veri, çok amaçlı bina titreşim deneyleri ve laboratuvar testlerinin analitik yöntemlerle yapılan araştırmalarla

etkileşimli bir şekilde yapılmasına dayanan yeni bir yöntem geliştirilmesi hedeflenmiş ve bu yönde çalışmalar

gerçekleştirilmiştir. Bu yaklaşım kullanılarak birçok bina deneysel ve analitik yöntemlerle incelenmiş ve

kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Daha sonra bu kırılganlık eğrileri kullanılarak çalışılan Antakya kent

merkezinin yığma yapı stokuna senaryo depremler uygulanarak hasar tahminleri ve dağılımları elde edilmiştir.

2. GEREÇ VE YÖNTEM

2.1. Çalışma Alanının Yığma Yapı Stokunun EMS-98’e Göre Belirlenmesi Projede çalışma alanı olarak kullanılan Antakya kent merkezinde European Seismic Scale-1998 (EMS-98)’e



göre sokak taraması çalışmaları “Seismic Risk Assessment and Mitigation in the Antakya-Maras Region”

SERAMAR ve 106M420 Tübitak projeleri kapsamında 2006 yıllarında tamamlanmıştır. EMS-98 ölçeği

Antakya’daki yapılar için uyarlanmıştır (Schwarz vd. 2007). Bu ölçek ile yapıların hasar görebilirlik dereceleri

sınıflandırılmıştır. Sınıflandırma yapılırken her bir yapı türü tek bir hasar sınıfı yerine birkaç hasar sınıfını

kapsayabilmektedir (Genes vd. 2014).

EMS-98’e göre mevcut olan bilgiler kullanılarak, Antakya’nın baskın yapı tipleri belirlenmiş (Şekil 1, 2), her

yapı tipinden belirli sayıda bina seçilerek, Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nin önerdiği yönteme göre daha

detaylı incelemeye tabi tutulmuştur.

2.2. Yığma Binalar için İnceleme Formu ve Performans Skoru Hesaplama Yöntemi

Yığma binaların performans skorlarının hesaplanması için önerilen yöntem, betonarme yapılar için önerilen

yönteme benzemektedir. İlk önce yer hareketi, şiddet bölgelerine ve kat sayısına bağlı olarak bir başlangıç

performans skoru belirlenmekte, daha sonra mevcut olumsuzluklar göz önüne alınarak bu skor azaltılmaktadır.

Bina inceleme formu, Bina kimlik bilgileri, Yığma bina türü, Bina dışı gözlemler, Bina içi gözlemler, Genel

gözlemler gibi ana başlıkları içermektedir.

İncelenen binanın performans skorunun hesaplanması aşamasında formda yer alan tüm parametreler

kullanılmamaktadır. Bunların arasından performansa en fazla etki ettiği düşünülen parametreler belirlenmiş ve

hesaplamada kullanılmaktadır. Binanın performans skorunun hesaplanması için Denklem 1’de verilen formül

kullanılmaktadır.

PS= Sb + KiSo,i + St,i

j=1

m

åi=1

n

å (1)

Bu denklemde PS performans skorunun kısaltması olup, Sb bina başlangıç puanını (ya da temel puanı), So,i

değişik parametrelerden gelen olumsuzluk puanlarını, Ki ilgili olumsuzluk parametresinin incelenen bina

üzerindeki etkisini belirleyen katsayıları ve St,i bazı özel durumlardan kaynaklanan ve binanın deprem

güvenliğini fazlasıyla etkileyen parametrelerden gelen puanları temsil etmektedirler.

Şekil 1. Antakya’daki yığma yapı stokunun

2005/2009 yıllarında gerçekleştirilen çalışmalara

göre sınıflandırılması ve sınıfların dağılımı

Şekil 2. 2005/2009 yıllarında yapılan çalışmalarda

belirlenen bina sayılarının, bina tiplerine ve kat

sayılarına göre dağılımı



2.3. Başlangıç Puanı

Yığma yapıların “başlangıç performans puanları” deprem bölgesi ve kat sayısına göre hesaplanmaktadır.

Betonarme binalardan farklı olarak yığma binalar için yer hareketi şiddet parametresi olarak maksimum yer

ivmesi (MYİ) seçilmektedir. Yığma binalar, 2007 Deprem Yönetmeliği’nde yer alan bölgelerle uyumlu olarak,

yer hareketi ivmesi değerine göre üç farklı seviyede incelenmektedir. Yığma yapıda kullanılan malzeme tiplerine

göre başlangıç puanları Tablo 1 ve Tablo 2’de verilmektedir. Her bölgeye ait MYİ sınır değerleri de tabloda

ayrıca verilmektedir. Yönetmeliğin ilgili bölümünde yığma binalar için (deprem bölgesine göre) izin verilen

maksimum kat sayısı bilgisini de kullanarak başlangıç puanları hesaplanmaktadır.

Tablo 1. Kerpiç dışında kalan tüm yığma yapılar için deprem bölgesine ve kat sayısına bağlı başlangıç puanları

Kat

sayısı

Bölge-I

MYİ ≥ 0.4g

Bölge-II

0.2g ≤ MYİ < 0.4g

Bölge-III

MYİ < 0.2g

1 110 120 130

2 100 110 120

3 90 100 110

4 80 90 100

5 70 80 90

Tablo 2. Sadece kerpiç yığma yapılar için deprem bölgesine ve kat sayısına bağlı olan başlangıç skorları

Kat

sayısı

Bölge-I

MYİ ≥ 0.4g

Bölge-II

0.2g ≤ MYİ < 0.4g

Bölge-III

MYİ < 0.2g

1 80 90 100

2 70 80 90

3 60 70 80

4 50 60 70

5 40 50 60

2.4. Yapısal Olumsuzluk Puanları

Yığma yapıların deprem güvenliğinin belirlenmesinde göz önüne alınan yapısal olumsuzlukları etkileyen

parametreler şu şekilde sıralanabilir:

Yapının mevcut durumu ve kalitesi (malzeme türü ve kalitesi, mevcut hasar olup olmadığı, yapıda hatıl

ve lento olup olmaması durumları)

Planda olumsuzluklar (plan geometrisi ve duvar boşluk oranı)

Düşeyde olumsuzluklar (düşey yönde duvar boşluk düzeni, cephelere göre kat sayısı farklılığı, yumuşak

kat olup olmaması)

Yapı nizamı ve incelenen yapının komşu yapılarla etkileşimi (ayrık veya bitişik yapılar, bina kat

seviyelerinin aynı ya da farklı olması durumu)

Yapının duvarlarında düzlem dışı davranış gösterme olasılığıdır.

Olumsuzlukları etkileyen parametreler ile ilgili ceza puanları detaylı olarak Genes vd. (2014) tarafından

verilmiştir.

2.5. Olumsuzluk Puanı Hesabında Dikkate Alınan Özel Parametreler

Bölüm 2.5’te söz edilen parametrelere ilave olarak göz önüne alınan parametreler, yığma sistem türüdür. Bölüm

2.5’te yer alan tüm olumsuzluklar “donatısız yığma” binalar için geçerlidir. Ancak çalışma alanında az sayıda da

olsa “kuşatılmış yığma” ve “donatılı yığma” türünde binalar da mevcuttur. Bu binaların deprem performansı



donatısız yığmaya göre daha iyi olduğu için bunu puanlamaya yansıtmak gerekmektedir. Bu sebepten dolayı

yukarıdaki puanlamaya ek olarak kuşatılmış yığma binalara 30, donatılı yığma binalara ise 60 puan

eklenmektedir.

2.6. Farklı Çalışma Bölgelerine Ait Yığma Bina Veri Tabanları

Bu çalışmaya yardımcı olması amacıyla, ODTÜ proje ekibinin daha önce farklı çalışma bölgeleri için

oluşturmuş olduğu yığma bina veri tabanları incelenmiş ve kullanılmıştır. Bu incelemede yer alan veritabanları

Afyon Dinar, İstanbul Zeytinburnu, Fatih, Küçükçekmece ve Elazığ Kovancılar’a aittir. Bu veritabanlarından

ikisi (Afyon Dinar ve Elazığ Kovancılar) deprem sonrası hasarlı yığma binaların incelenmesi sayesinde, diğerleri

ise İstanbul Deprem Master plan çalışmaları çerçevesinde mevcut yığma yapıların deprem güvenliğinin

belirlenmesi amacıyla oluşturulmuştur. Bu veri tabanları ile ilgili detaylı bilgiler ODTÜ DMAM (1996),

Sucuoğlu vd (2007), Erberik (2008, 2010) ve Akkar vd. (2011) gibi çalışmalarda verilmektedir.

Antakya’da bulunan yapı stokunda, kırsal yığma denebilecek özelliğe sahip küçümsenmeyecek sayıda bina

bulunduğundan, bu binaların değerlendirilmesi esnasında Afyon-Dinar depremi sonrası elde elde edilen

tecrübeler kullanılmıştır.

2.7. Bölgesel Kagir Yapı Malzemeleri için Mekanik Özellikler ve Türkiye’deki Bileşenleri Genes vd (2014)’te detayları verimiş olan kil ve beton kagir yapı elemanları için verilmiş olan mekanik

özellikler de dikkate alınarak, Antakya’da yapılmış olan incelemeler ve temin edilmiş olan malzemelerle yapılan

deneyler sonucunda, Antakya yığma yapı stokunun duvar malzemesinin mekanik karakteristikleri Tablo 3’te

önerilmiştir.

2.7. Yığma Yapıları Temsil Edebilecek Binalara Uzun Süreli Gözlem Sistemi Kurulması ve Deprem Kayıtları

Elde Edilmesi

Bu çalışmanın kapsam ve hedeflerinden biri, baskın bina tiplerinin aletsel olarak test edilmesi ve dinamik

davranış parametrelerinin belirlenmesi (mod şekilleri, titreşim periyodları) ve belirlenen parametreler ile

oluşturulan modellerdeki kabullerin doğrulanmasıdır. Bu amaçla çalışma kapsamında iki binada ivme ölçer

sistemi kurulmuştur. Bu binalardan birisi olan Belediye Binasına ait kat planları Şekil 3’de verilmektedir.

Binanın görünüşü ve sensör yerleştirme şeması ise Şekil 4’te verilmektedir.

Tablo 3. Yığma duvarlar için tavsiye edilen değerler

Yığma Birim Tipi Basınç Dayanımı

(MPa)

Elastisite

Modülü

(MPa)

Poisson

Oranı

Bölgesel Harman Tuğlası 3.0 300fm 0.25

Fabrika tuğlası (düşey delikli) 5.0 300fm 0.25

Fabrika tuğlası (yatay delikli) 2.0 300fm 0.25

Beton briket 3.0 300fm 0.25

Moloz taş 2.0 300fm 0.25

Kesme taş 5.0 300fm 0.25

Blok taş (yoğun) 8.0 300fm 0.25



Şekil 2. Belediye binasına ait kat planları

Şekil 3. Belediye binasının görünüşü ve sensör yerleştirme şeması

2.8. Yığma Yapıları Temsil Edebilecek Binalara Kısa Süreli Gözlem Sistemi Kurularak Ortam

Titreşimlerinin Alınması

Antakya’daki yığma yapı stoğunu temsil edebilecek sayıda çok binaya sürekli bina izleme sistemi kurulmasının

mümkün olmaması nedeniyle, seçilen bazı tipik binalardan ortam kayıtları alınmış, kayıtların analizi sonucunda

ise binalara ait dinamik davranış parametreleri belirlenmiş ve modellerin performansa dayalı analizinden önce

model kalibrasyonlarının yapılması sağlanmıştır. Çalışmada,on iki binada ortam titreşimi alınmıştır. Binalarla

ilgili detaylı bilgiler Genes vd (2014)’te verilmiştir.

3.8 Kagir Yapıların Performans Analizlerinde Kullanılan Yöntemler

Kagir yapılara performans esaslı hesap yöntemlerinin uygulanabilmesi önündeki en büyük engel, yapının

doğrusal olmayan modelinin oluşturulmasında karşılaşılan güçlüktür. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak

oluşturulan gelişmiş modeller duvar parçalarını modellemeye uygun olsa da binaların modellenmesi için oldukça

zahmetlidir. Kâgir yığma binaların performansa bağlı olarak değerlendirilebilmesi için mevcut doğrusal olmayan

yaklaşımlar içinde uygulanabilirliği en kolay olan eşdeğer çerçeve modelidir. Magenes ve Fontana (1998),

eşdeğer çerçeve modelinin artımsal yatay yükler altında bina dayanımının, göçme mekanizmasının ve genel

olarak nihai durumda yer değiştirme değerlerinin belirlenmesinde etkili olduğunu söylemektedir. Bu çalışmada

Eşdeğer Çerçeve Yöntemi (3MURI programı) ve bazı bina modellerinde ise Sonlu Elemanlar Yöntemi (ANSYS

programı) kullanılmıştır.

MR2

CH2 CH1

MR1

CH8

CH7

MR3

MR1

MR2

MR3

MR4

İvme Ölçer

CH11

CH10

MR4



3. BULGULAR ve TARTIŞMA

3.1. Antakya’daki Yığma Binaların Sismik Risklerinin Belirlenmesi

3.1.1. Antakya’da Bulunan Donatısız Yığma Yapıların Gözlemlenen Karakteristikleri

EMS-98’e göre mevcut olan veriler analiz edilerek her bina sınıfından kaç binanın daha detaylı incelenmesi

gerektiği belirlenmeye çalışılmıştır. Binalar inşa edilme şekillerinin yanında, yumuşak kat, konsol balkon

çıkması ve gecekondu gibi istenmeyen özellikleri olan ve bu zayıf özellikleri olmayan normal binalar olarak

sınıflandırılmıştır. Her bir bina tipi için yapısal düzensizlikler Tablo 4’te, binalar hakkında toplanmış olan diğer

bilgilerden tespit edilerek bunların dağılımları grafiksel olarak Şekil 4’te verilmiştir. Verilen grafiklerden de

görüldüğü üzere, genellikle yığma binalarda hasar görebilirliği etkileyebilecek düzensizlik gözlenememektedir.

Sadece, sargılanmış yığma binaların bir kısmında zayıf veya konsol üst kat şeklinde bir düzensizlik tespit

edilebilmiştir.

Tablo 4. Gözlemlenmiş olan yapısal düzensizlikler

Kod 2 Açıklama Kod 3 Açıklama

w/o düzensizlik yok irr. düzensiz karmaşık yapı

ss yumuşak kat cop düzensizlikler kombinasyonu

cus üst kat konsollu

EMS-98’e göre yapılan ampirik çalışmaların analitik çalışmalara dayalı olarak elde edilmiş olan mevcut

kırılganlık fonksiyonları ile karşılaştırılması fikri için, bina tiplerine farklı bir ayırım yapılması gerekmekte

olduğu görülmüştür. Bundan dolayı Bölüm 2.2’de bahsedilen yöntem ile bir ikinci bina incelemesi 2012 yılında

proje kapsamında gerçekleştirilerek duvar örme elemanlarında kullanılan malzeme özellikleri ve elemanların

tipleri belirlenmeye çalışılmıştır.

2012’de gerçekleştirilen sokak taraması ile 265 adet bina üzerinden elde edilmiş olan veri ile her bir binanın

performans puanı yeniden hesaplanmıştır. Şekil 5’te incelenmiş olan binaların ve extrapole ile tüm yığma yapı

stokunun performans puanlarına göre dağılımları verilmiştir. Bütün yığma bina stokunun performans puanlarına

göre şehir planında dağılımları ise Şekil 6’da verilmektedir.

3.2. Bina Projelerinin Elde Edilmesi

Çalışma kapsamında, Antakya’daki yığma yapıları temsil etmesi bakımından mümkün olduğu kadar çok bina

planı (200’den fazla) ve diğer detay çizimleri Antakya Belediyesi’nin arşivinden temin edilerek CAD

programları ile tekrar çizilerek elektronik ortama aktarılmıştır. Binaların performans analizlerinin yapılmasında

MAS (Mengi vd. 1992) ve 3MURI isimli bilgisayar programları kullanıldığından binalar için modelleme

dosyaları bu elektronik çizimler kullanılarak hazırlanmıştır.

Ayrıca tarihi geçmişi olan ve restorasyon çalışmaları devam eden binalara ait çok detaylı plan ve projeler

Antakya’daki ilgili mimarlardan temin edilerek veri tabanı geliştirilmiştir. Bunların yanında elimizde olmayan

ancak çalışılmaya değer görülen veya ortam titreşim kaydı için izin alınan binaların da röleveleri çıkarılarak veri

tabanına eklenmiştir.

3.3. Yerel Malzemelerin Laboratuvar Testleri – Malzeme Özelliklerinin Belirlenmesi

Yığma yapılarda kullanılmakta olan duvar örme elemanları ve bu elemanları birbirine bağlayan harç

malzemelerinde kullanılan malzemeler belirlenmeye çalışılmış (kil, çimento ve kum) ve temin edilebilen

malzemelerle deneyler yapılmıştır. Deney sonuçları Genes vd. (2014)’te verilmiştir.



a) Kerpiç b) Sargılanmış yığma (MC)

c) Kesme taş yığma (MM) d) Moloz taş yığma (MR)

e) Basit taş yığma (MS) f) Donatısız yığma(MU)

Şekil 4. EMS98’e göre yığma binaların yapısal düzensizliklerinin ve sayılarının her bir bina tipi için belirlenmesi

(Schwarz vd., 2014)



3.4. Üç Boyutlu Gerçek Ölçekli Sistemler Üzerinde

Laboratuvar Testleri – Lineer Olmayan Davranışların Belirlenmesi Ve Hasar Durumlarının Elde Edilmesi

Yığma yapılarda kullanılan yerel malzemelerin doğrusal ve doğrusal olmayan özelliklerinin belirlenmesi

amacıyla hem eleman bazında hem de 3 boyutlu testler gerçekleştirilmiştir. Üç boyutlu testler 2 farklı duvar

elemanı üzerinde gerçekleştirilmiştir (Şekil 7). Bu test sonuçları, mevcut tasarım problemlerinin belirlenmesi ve

çözülmesi, ve ayrıca yük taşıma kapasite reservlerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında

gerçekleştirilen duvar testleri, yığma duvarlarda göçmeye kadar farklı yatay yükler altında gelişen hasarın

izlenmesi mümkün olmuştur. Çalışmada planlanmış olan ve gerçekleştirilen gerçek ölçekli ve 3 boyutlu testler

ile, analitik model üzerinde gerçekleştirilen analizlerde doğrusal olmayan davranışın kalibrasyonu ve hasar

tanımının daha doğru yapılması hedeflenmiştir. 3 boyutlu test sonuçları Genes vd. (2014)’te detaylı olarak

verilmiştir.

Şekil 7. Yüklemeler, ölçüm noktaları ve duvarların görüntüsü

3.5. Kalıcı Deprem Cihazı Yerleştirilmiş Binaların Dinamik Davranışlarının Belirlenmesi

Daha önce bahsedildiği gibi, iki adet yığma binaya dinamik davranışlarını sürekli olarak izlemek için ivme ölçer

sistemler yerleştirilmiş, proje süresince elde edilen deprem kayıtları analiz edilerek davranışları takip edilmiştir.

Proje süresince meydana gelmiş olan ve kaydedilmiş olan deprem büyüklükleri ve lokasyonları Genes vd.

(2014)’te verilmiştir. Burada Belediye binasında kaydedilmiş olan en yüksek deprem kullanılarak, elde edilmiş

olan dinamik davranış parametreleri Tablo 5’te verilmiştir.

Şekil 5. Antakya’nın tüm yığma yapı stoku için

gerçekleştirilmiş olan 2005, 2009 ve 2012 yılı

sokak taramaları verilerine göre performans

puanları (Schwarz vd., 2014)

Şekil 6. Bütün yığma bina stokunun performans

puanlarına göre şehir planında dağılımları (Schwarz

vd., 2014)



Şekil 8. Belediye Binası için MR1 ve MR2 hız ölçerlerinden elde edilmiş ortam titreşimleri

Tablo 5. Belediye Binası için analiz sonucunda bulunan dinamik davranış parametreleri

Dinamik Özellikler Belediye Binası

Periyot (s) 0.15 0.11 0.10

Sönüm oranı (%) 13.5 18.43 20.64

Mod şekli DX DY DX

Çalışma kapsamında kalıcı sismik cihaz yerleştirilmiş binalardan başka on adet binada geçici hız ölçer ile ortam

titreşimi alınmış, bu titreşim verileri ile bina dinamik davranış parametreleri belirlenmiş ve binaların performans

analizlerinden önce model kalibrasyonunda kullanılmıştır. Bu çalışmalarla ilgili detaylar Genes vd. (2014)’te

verilmiştir. Kalibrasyonu yapılan bina modellerine göre gerçekleştirilen performans analizlerinin detayları yine

Genes vd. (2014)’te verilmiştir.

3.6. Antakya Yığma Yapı Stokuna Mevcut Kırılganlık Fonksiyonlarının Atanması

Çalışma kapsamında daha detaylı yapılmış olan inceleme ve analizler kullanılarak yapılmış olan bina

sınıflandırmalarına, mevcut kırılganlık fonksiyonları atanmıştır. Bu atama için kullanılan yöntem Erberik (2008)

tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, Türkiye’nin yığma yapı stoğu için 120 farklı yapı sınıfı için daha

Şekil 9. Belediye Binası için MR1 ve MR2 sensörlerinde kaydedilmiş hızların Fourier Amplitude-Frekans

grafikleri



önce bahsedilmiş olan ana parametrelere göre kırılganlık eğrileri oluşturulmuştur. Yapısal duvarların düzlem içi

davranışı dikkate alınarak kırılganlık eğrileri, kuvvete dayalı bir yaklaşım ile oluşturulmuştur. Bu yöntemle ilgili

detaylar Erberik (2008) tarafından yapılan çalışmada verilmiştir. Yığma yapılar için kırılganlık eğrileri, Denklem

2’de verilen ifade ile oluşturulabilmektedir.

Bu denklemde, P(LSi/PGA): ininci limit durumunun verilen en yüksek yer ivmesi (PGA) için aşılma ihtimalini,

standart normal toplam dağılım fonksiyonunu, VLS,i ve VD: sırasıyla, ininci limit durumu için orta değer

taban kesme kapasitesini ve verilmiş olan en yüksek yer ivmesine dayalı orta değer taban kesme talebini, LS-1 ve

LS-2: gözlemlenmiş iki limit durumunu ifade etmektedir. VLS,1 parametresi, lineer elastik davranış için belirlenen

eşik için taban kesme kapasitesini, VLS,2 parametresi ise incelenen bina için en yüksek taban kesme kuvveti

kapasitesini ifade etmektedir. Paydada bulunan parametreleri ise, talep (D), kapasite (C) ve analitik model

(M) için belirsizlik katsayılarını ifade etmektedir.

Yığma binalar için taban kesme talebi, time-tanım aralığı analizi sonuçları kullanılarak elde edilmiştir. Talep

istatistikleri ise, PGA’nın 0.01g – 0.8g aralığı için mevcut yer hareketi kayıtları kullanılarak elde edilmiştir.

Daha sonra her bir veri dağılımı için bir eğri tanımlanmıştır. Genel amaçlar için, Denklem 3’de verilen ifade

kullanılabilmektedir. Burada a ve b sabit sayılardır.

b

D )PGA(aV (3)

Bu projede belirlenmiş olan yığma bina tipleri ile Erberik (2008) tarafından belirlenen bina tiplerinin birbirine

tamamen uymasını mümkün olmamıştır. Çalışmada elde edilen Kırılganlık eğrileri Genes vd. (2014)’te

verilmiştir.

3.7. Deprem Senaryolarına Göre Hasar Dağılımları

Çalışma kapsamında yapılan sokak taraması verileri, yapılan sismik ölçümler ve farklı programlarla

gerçekleştirilen performans analizlerine dayalı önerilen kırılganlık eğrilerine dayalı olarak şehirdeki yığma yapı

stokundan meydana gelebilecek hasar oranları farklı deprem şiddetleri (düşük, orta ve yüksek şiddetteki

depremler) için elde edilmiş ve Şekil 9’da verilmiştir. Burada verilmiş olan dağılımlar Genes vd. (2014)’ten

başka, herhangi bir bilimsel toplantı yada makalede sunulmamıştır.

4.SONUÇLAR

Bu çalışmada Antakya bölgesinde bulunan yığma binaların yerel özellikleri yapılan malzeme deneyleri ile ve

ortam titreşim kayıtları ile dikkate alınarak deprem performansları analitik olarak değerlendirilmiştir. Hasarsız

yerinde deney yöntemiyle titreşim periyodu belirlenen bir, iki, üç ve dört katlı farklı yığma yapılardan yola

çıkılarak, Antakya için tanımlanmış olan bina tipleri için binaların itme analizleri yapılmış ve deprem

performansları tahmin edilmiştir.

Yapılan hesaplamalar sonucunda 3 katlı yığma binaların performansının oldukça kritik olduğu gözlenmiş, planda

eşit duvar oranlarına sahip binalar için dahi göçme sınırının aşıldığı tespit edilmiştir. Tek katlı binalardan plan

düzensizliği bulunan binaların hemen kullanıma uygun olduğu, duvar alanı az olan binaların ise ileri hasar aldığı

gözlenmiştir.

P(LSi / PGA) =1-Fℓn(VLS,i )-ℓn(VD )

bC

2 + bD

2 + bM

2

é

ë

êê

ù

û

úú

(2)



Şekil 9. Düşük, Orta ve Yüksek şiddetteki depremler için hasar dağılımları

Sonuçlar göstermektedir ki; kat sayısı, duvar oranı ve malzeme dayanımı gibi parametrelerin yeterli mühendislik

hizmeti görmemiş yığma binaların deprem performansı üzerindeki etkisi oldukça belirgindir. Kat sayısındaki

artış, binaların deprem riskini de aynı oranda arttırmaktadır. Bu bağlamda mevcut deprem yönetmeliğinin yığma

binalar için bulunduğu deprem bölgesine göre inşa edilebilecek maksimum kat sayısını sınırlaması oldukça

önemlidir. Bunun yanısıra, basit bir parametre olmasına karşın, duvar alanı oranı yığma binalarda dikkate

alınması gereken bir parametre olarak karşımıza çıkmaktadır. Yine mevcut deprem yönetmeliğine atıfta

bulunarak, benzer bir parametrenin (bir yöndeki toplam duvar uzunluğunun kat alanına oranı) yığma bina

tasarımında zaten kullanılmakta olduğunu belirtmek gerekir. Son olarak duvar basınç dayanımının da bina

performansını oldukça etkilediği görülmektedir. Yapılan saha çalışmaları sonucu, bölgedeki yığma binaların

önemli bir bölümünün düşük malzeme dayanımına sahip olduğunun ortaya çıktığı düşünülürse Antakya’daki

yığma binaların deprem riskinin belirli bir seviyenin üstünde olduğunu tahmin etmek zor olmayacaktır.

TEŞEKKÜR

Bu çalışma 110M748 nolu Tubitak-IntenC proje desteği kapsamında gerçekleştirilmiştir.

KAYNAKLAR

Abrahamczyk, L., Schwarz, J., (2012). Earthquake records and measured building response at the instrumented

buildings. Results for the study area Antakya in 2012. Internal report. Earthquake Damage Analysis Center,

Bauhaus-Universität Weimar.

Akkar, S., Aldemir, A., Askan, A., Bakır, S., Canbay, E., Demirel, O., Erberik, M.A., Gülerce, Z., Gülkan, P.,

Kalkan, E., Prakash, S., Sandkkaya, M. A., Sevilgen, V., Ugurhan, B. and Yenier, E., (2011). 8 March 2010

Elazığ-Kovancılar (Turkey) Earthquake: Observations on Ground Motions and Building Damage, Seismological

Research Letters, Vol.82(1); pp. 42-58.

Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Ankara.

Beinersdorf, S., Schwarz, J., Langhammer, T., (2009). Auswertung der Schäden des Albstadt-Erdbebens vom 3.

September 1978: Empirische Bewertung der Verletzbarkeit von Mauerwerksbauten, In Proceedings D-A-CH -

Tagung 2009: Erdbeben und Mauerwerk, 10.-11. September 2009, Schweizer Gesellschaft für



Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik SGEB (Ed.), Zürich.

Erberik M.A., (2010). Seismic Risk Assessment of Masonry Buildings in Istanbul for Effective Risk Mitigation.

Earthquake Spectra, 26(4), 967-982.

Erberik, M.A., 2008. Generation of fragility curves for Turkish masonry buildings considering in-plane failure

modes, Earthquake Eng. and Str. Dyn., Vol. 37, pp. 387-405.

Magenes, G., Fontana, A.D., (1998). Simplified Non-linear Seismic Analysis of Masonry Buildings, Proceeding

of British Masonry Society, No.8, pp. 190-195.

Mengi, Y., McNiven, H. D., Tanrikulu, A.K., (1992). Models for Nonlinear Earthquake Analysis of Brick

Masonry Buildings, Report No.UCB/EERC-92/03. University of California at Berkeley.

Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi (DMAM), (1996). 1 Ekim

1995 Dinar Depremi Orta Hasarlı Yığma Yapıların Onarım ve Güçlendirme Projesi, Ankara.

Porter, K.A., Jaiswal, K.S., Wald, D.J., Greene, M., Comartin, C., (2008). WHE-Pager project: A new initiative

in estimating global building inventory and ist seismic vulnerability, 14th World Conference on Earthquake

Engineering (WCEE), Beijing, China.

Schwarz, J., Abrahamczyk, L., (2013). Laboratory test on full scale masonry test wall, Project Internal Report –

No. 3 01DL12030 (TUR 10/I59), Weimar.

Schwarz, J., Abrahamczyk, L., Langhammer, T., Erberik, M.A., (2014). Evaluation of the masonry building

stock of the city Antakya, Project Internal Report – No. 4 01DL12030 (TUR 10/I59), Weimar.

Schwarz, J., Beinersdorf, S., Langhammer, T., Leipold, M., Kaufmann, C., (2010). Realistic vulnerability

functions of masonry structures – Lessons learned from damaging earthquakes in Southern

Germany. Proceedings of 8th International Masonry Conference, S. 12, Dresden.

Schwarz, J., Beinersdorf, S., Swain, T., Langhammer, T., Leipold, M., (2008). Vulnerability of masonry

structures - experience from recent damaging earthquakes in Central Europe, In Proceedings Seismic Risk 2008 -

Earthquakes in North-Western Europe, T. Camelbeeck; H. Degée; G. Degrande; A. Sabbe (Editor), F02. Les

Editions de l'Université de Liège, Liège, S. 209-216.

Schwarz, J., Kaufmann, Ch., Langhammer, T., Swain, T.M., Khakimov, Sh., Tulaganov, B. (2004). Evaluation

and strengthening of public buildings after the Kamashi (Uzbekistan) earthquakes in 2000 and 2001,

Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering (WCEE), Vancouver/Canada 2004. Paper

No. 222.

Schwarz, J., Lang, D.H., Abrahamczyk, L., Bikce, M., Genes, M.C., Kacin, S., (2007). Seismische

Instrumentierung mehrgeschossiger Stahlbetonbauwerke - ein Beitrag zum SERAMAR project, D-A-CH Tagung

27-28 September, Wien-Austria.

Sucuoğlu, H., Yazgan, U., Yakut, A., (2007). A Screening Procedure for Seismic Risk Assessment in Urban

Building Stocks, Earthquake Spectra 23, 441-458.

TDY, (2007). Specification for structures to be built in disaster areas, (Former) Turkish Ministry of Public Works

and Settlement, Ankara, Turkey.

Youd, T. L., Bardet, J. P., and Bray, J. D., (2000). Kocaeli, Turkey, Earthquake of August 17, 1999,

Reconnaissance Report, Earthquake Spectra Supp. A to Vol. 16.

YIĞMA YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA GÖZLEME VE … · 2017. 10. 4. · Bina inceleme formu,...

Documents

Transcript of YIĞMA YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA GÖZLEME VE … · 2017. 10. 4. · Bina inceleme formu,...