YIĞMA YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA GÖZLEME VE HESABA BAĞLI DEĞERLENDİRİLMESİ İÇİN YÖNTEM

Transkript

1 YIĞMA YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA GÖZLEME VE HESABA BAĞLI DEĞERLENDİRİLMESİ İÇİN YÖNTEM ÖZET: M.C. Genes 1, 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 cemal.genes@emu.edu.tr 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

2 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 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 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

3 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

4 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 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. Şekil 1. Antakya daki yığma yapı stokunun 2005/2009 yıllarında gerçekleştirilen çalışmalara göre sınıflandırılması ve sınıfların dağılımı Şekil /2009 yıllarında yapılan çalışmalarda belirlenen bina sayılarının, bina tiplerine ve kat sayılarına göre dağılımı 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. n m PS= S b + å K i S o,i + ås t,i (1) i=1 Bu denklemde PS performans skorunun kısaltması olup, S b bina başlangıç puanını (ya da temel puanı), S o,i değişik parametrelerden gelen olumsuzluk puanlarını, K i ilgili olumsuzluk parametresinin incelenen bina üzerindeki etkisini belirleyen katsayıları ve S t,i bazı özel durumlardan kaynaklanan ve binanın deprem güvenliğini fazlasıyla etkileyen parametrelerden gelen puanları temsil etmektedirler. j=1

5 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 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 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 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

6 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 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 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 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 Elastisite Basınç Dayanımı Yığma Birim Tipi Modülü (MPa) (MPa) Poisson Oranı Bölgesel Harman Tuğlası f m 0.25 Fabrika tuğlası (düşey delikli) fm 0.25 Fabrika tuğlası (yatay delikli) fm 0.25 Beton briket f m 0.25 Moloz taş f m 0.25 Kesme taş f m 0.25 Blok taş (yoğun) f m 0.25

7 CH10 CH7 CH11 MR4 CH8 MR3 MR2 CH2 CH1 MR1 Şekil 2. Belediye binasına ait kat planları İvme Ölçer MR1 MR2 MR3 MR4 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.

8 3. BULGULAR ve TARTIŞMA 3.1. Antakya daki Yığma Binaların Sismik Risklerinin Belirlenmesi 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 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 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 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.

9 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)

10 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) 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.

11 Şekil 8. Belediye Binası için MR1 ve MR2 hız ölçerlerinden elde edilmiş ortam titreşimleri Şekil 9. Belediye Binası için MR1 ve MR2 sensörlerinde kaydedilmiş hızların Fourier Amplitude-Frekans grafikleri Tablo 5. Belediye Binası için analiz sonucunda bulunan dinamik davranış parametreleri Dinamik Özellikler Belediye Binası Periyot (s) Sönüm oranı (%) 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 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

12 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. é P(LS i / PGA) =1-F ln(v )- ln(v ) ù LS,i D ê ú (2) ê b 2 C + b 2 2 ë D + b M ú û Bu denklemde, P(LS i/pga): i ninci limit durumunun verilen en yüksek yer ivmesi (PGA) için aşılma ihtimalini, standart normal toplam dağılım fonksiyonunu, V LS,i ve V D: sırasıyla, i ninci 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. V LS,1 parametresi, lineer elastik davranış için belirlenen eşik için taban kesme kapasitesini, V LS,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. V a (PGA (3) b D ) 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 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.

13 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 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 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, September 2009, Schweizer Gesellschaft für

14 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), Erberik, M.A., Generation of fragility curves for Turkish masonry buildings considering in-plane failure modes, Earthquake Eng. and Str. Dyn., Vol. 37, pp Magenes, G., Fontana, A.D., (1998). Simplified Non-linear Seismic Analysis of Masonry Buildings, Proceeding of British Masonry Society, No.8, pp 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 Earthquakes in North-Western Europe, T. Camelbeeck; H. Degée; G. Degrande; A. Sabbe (Editor), F02. Les Editions de l'université de Liège, Liège, S 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 Paper No 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 September, Wien-Austria. Sucuoğlu, H., Yazgan, U., Yakut, A., (2007). A Screening Procedure for Seismic Risk Assessment in Urban Building Stocks, Earthquake Spectra 23, 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.