Betonarme Binaların Deprem Performans Analizi ve Güçlendirilmesi

Ülkemiz, jeolojik konumu nedeniyle dünyada deprem tehlikesi en yüksek ülkelerden birisi olup yapıların depreme dayanımı büyük önem taşımaktadır. Depremde büyük önem taşıyan dayanımın kontrolü ise yönetmelikler ile sağlanmaktadır. Yani, deprem riski olan her ülkenin kendisine özgü bir yönetmeliği de bulunmakta olup binaların deprem performans analizi bu yönetmeliklere göre yapılmaktadır.

Son yıllarda meydana gelen depremlerden sonra ülkemizdeki mevcut yapıların yetersiz deprem etkisine göre tasarlandığı ve oldukça zayıf isçilik ile düşük mukavemetli ve kontrolsüz malzeme kullanılarak inşa edildiğini hep birlikte deneyimledik. Peki, yapılarımız neden yeterli dayanıma sahip değiller?

Şekil 1 – Dünya deprem haritası

Mevcut yapılar inşa edildikleri tarihte geçerli olan şartnamelere tam uygunlukta tasarlanarak inşa edilmiş olsalar bile, depremler hakkındaki mevcut bilgilerin artması ve yapılan akademik çalışmalar neticesinde elde edilen bulgular ile ilgili yönetmeliklerin geliştirilerek daha ağır tasarım ilkelerinin geçerli hale gelmesi nedeniyle, günümüz yönetmeliklerinin talep ettiği güvenlik kriterlerini sağlamayabiliyor. Bu durumda yapıların depreme karşı dayanıklı hale getirilmesi ve vatandaşların güvenli bir yapıda yaşamaları/çalışmaları için “Deprem Performans Analizi” yapılması gerekiyor. Peki, performans kavramı ne oluyor?

Performans kavramı nedir? 

Performans, yapıların olası bir sismik etkiye karşı göstereceği davranışın bir ölçüsü olup belirli bir sismik etki altında kabul edilebilir hasar sınırlarının tespit edilmesi ve sınıflandırılması şeklinde ifade edilebilir.

Performans analizinde, öncelikle yapı için uygun performans seviyesine karar verilir. Belirlenen seviye göre, analizde kullanılacak olan sismik talep ile bu talep karşısında yapıya ait kabul edilebilirlik kriterleri tanımlanır. Beklenen sismik etki ile karşılaşıldığında ise yapının tanımlanan performans seviyesine ulaşması beklenir.

Deprem Performans Analizi kavramı ilk kez Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY 2007) ile ülke gündemimize gelmiştir. Daha sonra, Mart 2018’de yayınlanan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) ile de son halini almış bulunmaktadır.

Şekil 2 – TBDY 2018’e göre bina performans düzeyleri

Performans analizi yapılması zorunlu mu?

Kamu binaları, eğitim binaları, konutlar, iş yerleri, apartmanlar, hastaneler, sağlık binaları, fabrikalar, spor yapıları, liman yapıları, sanat yapıları ve benzeri her türlü yapının depreme karşı dayanımının tespiti için performans analizleri yapılabilmektedir. Ancak her yapının performans analizinin yapılması zorunlu değildir. Deprem sonrası kullanımı zorunlu olan yapılar ve kullanım amacı değişen yapılarda performans analizinin yapılması gerekmektedir.

Performans analizi nasıl yapılır?

Bu makale ve bu makaledeki konuların açıklanması için yayınlayacağım diğer makaleler TBDY 2018’in 15. Bölümü kapsamında olacaktır. Bu nedenle, burada ifade edeceğim tüm yapılar da bu yönetmelik kapsamındaki yapılar olup diğer yapı türleri için ilgili yönetmeliklerin incelenmesi gerekecektir.

Herhangi bir yapının deprem performans analizinin yapılabilmesi için bu yapının geometrik ve malzeme bilgilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bilgilerin elde edilebilmesi için sahada detaylı çalışmalar yapılmalıdır. Bu çalışmalar;

    1. Bina statik rölöve projesinin hazırlanması,
    2. Bina hasar rölöve projesinin hazırlanması,
    3. Zemin etüt çalışmaları,
    4. Temel muayene çukuru açılması,
    5. Tahribatlı (karot alınması) ve tahribatsız (test çekici, ultrasonik vb.) yöntemle mevcut beton basınç dayanımının tespiti,
    6. Tahribatlı ve tahribatsız donatı tespiti,

olmaktadır. Binanın özelliğine göre daha detaylı saha çalışmaları da yapılabilmektedir. Sahada yapılacak çalışmalar TBDY 2018‘in “15.2 Binalardan Bilgi Toplanması” bölümünde verilmiştir. Geniş bir konu olduğu için detaya girmeyip, detaylarına başka bir makalede değineceğim. Sahada elde edilen  bilgiler bu işin ilk aşaması olup en zahmetli süreçtir. Bu aşamada yapılan çalışmaların olabildiğince fotoğraflanması ve saklanması çok önemlidir. Çünkü yazılacak raporda bu görsellere ihtiyacınız olacaktır.

3 boyutlu model nasıl oluşturulacak?

Saha çalışmalarından sonra statik rölöve projesine göre 3 boyutlu olarak yerli STA4CAD, İDECAD ve PROBİNA programlarından birisi ile veya yabancı programlardan SAP2000, ETABS gibi bir programda modellenir (Şekil 3).

Şekil 3 – 3 boyutlu bina modeli (Sta4CAD)

Sahadan elde edilen malzeme bilgileri modele aktarılır. Binaya ait betonarme uygulama projelerine ulaştıysanız bu aşama çok rahat olabiliyor. Ancak her binanın projelerine ulaşmak pek mümkün değil. Bu aşamada bazı kabuller yapmanız gerekiyor. Çünkü yapının tüm elemanlarını incelemek hem ekonomik değildir hem de bina taşıyıcı sistemine ağır hasar verir.

Şekil 4 – Malzeme tanımlaması

Malzeme tanımları tamamlandıktan sonra binanın konumuna ve zemin etüt raporuna göre deprem parametrelerinin tanımlaması yapılır.

Şekil 5 – Deprem bilgilerinin girilmesi

Bu aşamadan sonra ilk analiz olarak “Düşey Yük Analizi” yapılır. Bu analiz donatı tespiti için gereklidir. Bu analiz tamamlandıktan sonra binanın bilgilerine göre gerekli performans analizleri yapılır. Bu analiz sonuçlarında gerekli performans seviyelerinin kontrolü yapılır.

Şekil 6 – Düşey yük analiz sonucu

Performans analizleri sonucuna göre binada ya güçlendirme yapılır ya da mevcut durumun yeterli olduğu belirtilir. Eğer binanın deprem performans analizi sonucunda güçlendirilmesi gerekli olursa, binada güçlendirme yapılır. Yapılan güçlendirmenin yeterli olup olmadığı aynı analizler tekrar edilerek kontrol edilir. Peki, güçlendirme nedir?

Onarım ve güçlendirme nedir?

Rehabilitasyon: Yetersiz yapı güvenliğini çağdaş anlayışın gerektirdiği düzeye çıkarmak.

Onarım: Hasar görmüş bir yapıyı ya da yapı elemanını öngörülen bir güvenlik düzeyine getirmek için yapılan işlemlerdir.

Güçlendirme: Hasar görmemiş bir yapıyı ya da yapı elemanını geçerli bir güvenlik düzeyine çıkarmak için yapılan işlemlerdir.

“Hasar görmüş bir yapı GÜÇLENDİRİLMEZ, onarılır. Ya da kullanım amacı değiştirilen bir yapı ONARILMAZ, güçlendirilir. Bu kavramları birbirine karıştırmamak gerekir.”

Ülkemizde ve dünyada 20. yüzyılın 2. yarısında, deprem sonrası hasar görmüş yapıların onarılması ve hasarsız kusurlu yapıların güçlendirilmesi ile ilgili tekniklerin geliştirilmesinde çok büyük ivme kazanılmıştır. Ülkemizde mevcut binalar üzerinde yapılan çeşitli incelemelerde, yapı stokunun büyük bir yüzdesi kusurlu ve yetersizlikler içerdiği gözlendiğinde “Sistem İyileştirmesi” onarım/güçlendirme için en uygun yöntem olarak görülmektedir. Ancak bazı durumlarda (ekonomik, uygulanabilirlik, teknolojik vb. sebepler) “Eleman Düzeyinde Onarım/Güçlendirme” yapılabilmektedir.

Yukarıda özetlediğim konularla ilgili olarak daha detaylı bilgi ve doküman paylaşımları yapacağım. Bu anlamda;

  1. Performans analizi için sahada hangi çalışmalar yapılacak?
  2. Statik rölöve projesi nasıl çizilir? Nelere dikkat edilir?
  3. Zemin etüt çalışmaları nasıl yapılır?
  4. Mevcut beton basınç dayanımının tespiti nasıl yapılacak?
  5. Donatı gerçekleşme oranı nasıl hesaplanacak?
  6. Düşey yük analizi neden yapılır?
  7. Bina hangi deprem düzeylerine göre analiz edilecek?
  8. Performans analiz sonuçları nasıl değerlendirilecek?
  9. Güçlendirme yöntemleri nelerdir? Hangisi tercih edilmeli?
  10. Güçlendirme performans analizi nasıl yapılır?
  11. Güçlendirme fizibilite raporu nedir?
  12. Sta4CAD ile bina modelleme ve düşey yük analizi yapılması
  13. Sta4CAD ile deprem performans analizi yapılması
  14. Sta4CAD ile güçlendirme performans analizi yapılması
  15. Deprem performans analiz raporu hazırlama
  16. Güçlendirme performans analiz raporu hazırlama

konularında yazılar yazacağım. Katkı sağlamak isteyen meslektaşlarımın yuksel@insaport.com veya yksl.kayaa@gmail.com adreslerine mail atmalarını rica ederim. Ayrıca sormak istediğiniz soruları mail atabileceğiniz gibi yorum kısmında da sorabilirsiniz.

Sabırla okuduğunuz için teşekkür ederim.

 

Saygılarımla,
İnş. Yük. Müh. Yüksel KAYA

 

Makalenin PDF dosyasını indirmek için TIKLAYINIZ…

You may also like...

2 Responses

  1. Enes Subaşı dedi ki:

    Yazınız çok başarılı olmuş teşekkür ederiz Yüksel şefim.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir