Tesisatlarda Sismik Koruma

Transkript

1 Tesisatlarda Sismik Koruma Eren KALAFAT, Makine Mühendisi, MBA 1. Deprem Nedir? Depremin sözlük anlamı Yer kabuğunun derin katmanlarının kırılıp yer değiştirmesi veya yanardağların püskürme durumuna geçmesi yüzünden oluşan sarsıntı, yer sarsıntısı, hareket, zelzele olarak belirtilmiştir. Yer kabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin, dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsma olayına DEPREM denir. Deprem, insanın hareketsiz kabul ettiği ve güvenle ayağını bastığı toprağın da oynayacağını ve üzerinde bulunan tüm yapıların da hasar görüp, can kaybına uğrayacak şekilde yıkılabileceklerini gösteren bir doğa olayıdır. Depremlerin meydana gelmesi; yerkabuğunu oluşturan levhaların birbirine sürtünmeleri, birbirlerini sıkıştırmaları, birbirlerinin üstüne çıkmaları veya altına girmeleri gibi jeolojik hareketlerden kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla dünyada meydana gelen depremlerin hemen büyük çoğunluğunun, bu levhaların birbirlerini zorladıkları levha sınırlarında dar kuşaklar üzerinde oluştukları söylenebilir. Günümüzde dünya üzerinde varlığı bilinen ana tektonik levhalar Şekil 1 de görülmektedir. Şekil 1. Dünyadaki ana tektonik levhalar 2. Türkiye nin Depremselliği Dünyamızda en büyük ve en çok zarara yol açan depremlerin yaşandığı iki önemli deprem kuşağından biri, Japonya yı ve Kuzey Amerika kıtasının batısını etkileyen Pasifik Deprem Kuşağı, diğeri ise Türkiye yi etkileyen Akdeniz - Himalaya deprem kuşağıdır. Avrasya - Afrika - Arap ana tektonik levhaları arasında bulunan Türkiye nin (Şekil 1) bu büyük levhalar arasında yer alan nispeten küçük daha fazla sayıda levhadan ötürü neredeyse tamamının deprem kuşağı içinde olduğu bir gerçektir (Şekil 2).

2 Şekil 7. Esnek bağlantısız ekipman - boru birleşiminde hasar oluşumu 2. Tesisatlarda Deprem Hasarları Şekil 2. Türkiye deki tektonik levhalar Depremler tarih boyunca yıkıcı hasarlara ve can kayıplarına sebep olmuş doğal afetlerdir ve günümüzde büyük kayıplara sebep olmaktadırlar. Modern binalardaki tesisatların maliyeti, artık binaların toplam maliyeti içinde çok büyük oranlara varmaktadır. Soğutma grupları, soğutma kuleleri, kazanlar, klima santralleri, pompalar, hidroforlar, jeneratörler vb tesisat ekipmanları ve bu ekipmanlara bağlı boru ve kanal tesisatları ciddi bedellere mal olmaktadır. Ancak maddi kaygılardan çok daha önemlisi can güvenliğidir. Örneğin bir binadaki yangından korunma ve acil durum sistemleri, ancak tesisatlar sayesinde çalışır vaziyette olabilmektedir. Uluslararası sigorta kurumlarının yaptığı araştırmalara göre, bir deprem sonrasında meydana gelen hasarların ve kayıpların %80 e varan kısmı yangınlardan kaynaklanmaktadır. Aşağıdaki şekillerde önlem alınmamış ve/ veya yanlış alınmış bazı tesisatlarda ve ekipmanlarda meydana gelen deprem hasarları görülmektedir. Şekil 3. Kaideye bağlanmamış ekipmanlar Şekil 4. Sismik korumasız (açık yaylı) izolatörlü ekipmanda hasar oluşumu Şekil 5. Yetersiz dayanımda izolatör seçimi Şekil 6. Sertifikasız sismik sınırlandırıcı Şekil 8. Yanlış monte edilmiş sismik izolatörün kaidede yaptığı hasar Şekil 3 te kaidesine bağlanmamış bir soğutma grubunun devrildiği görülmektedir. Şekil 4 te açık yaylı izolatörlerle monte edilmiş bir çatı tipi klima (rooftop) cihazında meydana gelen hasar görülmektedir. Açık yaylı izolatörler birlikte sismik sınırlandırıcı kullanılması gerekmektedir. Şekil 5 te yetersiz dayanımda seçilmiş muhafazalı izolatörlerde hasar oluşumu görülmektedir. Şekil 6 da sismik yüklere karşı dayanımı hesap edilmemiş ve gelişigüzel imal edilmiş sınırlandırıcılardan kaynaklanan bir hasar görülmektedir. Sismik korum amacıyla kullanılacak tüm ürünlerin sertifikalı olması gerekliliği bu örnekte gözler önüne serilmiştir. Şekil 7 de bir soğutma grubuna esnek bağlantı elemanı kullanmadan bağlanmış boru hattının sebep olduğu hasar görülmektedir. Şekil 8 de ise bir sismik izolatörün beton kaideye yanlış bağlanmasından ötürü meydana gelen hasar görülmektedir. Yukarıdaki örneklerden görüldüğü üzere, tesisatların sismik koruması sadece bazı donanımların monte edilmesinden ibaret bir konu değildir. Öncelikle ilgili yönetmelik ve/veya bina kodlarına göre yapılacak sismik yük hesaplarına uygun donanımların seçilmesi, daha sonra ise bu donanımların yine doğru mühendislik detaylarına göre monte edilmeleri şarttır. Gerek donanımların gerekse mühendislik hizmetlerinin alanında uzman yetkin kuruluşlardan alınması, projenin doğru olması için hayati derecede önemlidir. Eylül-Ekim

3 4. Tesisatlarda Sismik Korumanın Tarihçesi Depremler eski çağlardan beri var olmaktadır. Ancak depremlere karşı oluşturulan tasarım kriterleri halen gelişmekte olan bir konudur. Günümüzde en gelişmiş deprem yönetmeliklerinin yazıldığı ülkelerden biri olan ABD de depreme karşı dayanımı konu alan ilk yönetmelik, 1906 yılındaki büyük San Francisco depreminden sonra şehrin yeniden kurulması sırasında hazırlanmıştır. Yönetmelikte belirtilen sismik yük, rüzgârdan veya depremden kaynaklanabilecek 30 PSF (1.436 Pa) bir yüktü. ABD de bir yönetmelikte sismik korumayla ilgili maddeler ilk kez UBC nin (Tekdüze Bina Kodu) 1927 basımında görülmüştür. Ancak bu maddelerde hiçbir zorlayıcı hüküm bulunmamaktaydı yılında California eyaletinde hazırlanan ve tüm eyalet içerisinde geçerli olan yönetmelik UBC de yer alıncaya kadar farklı şehirlerdeki çeşitli yönetmeliklerde farklı yaklaşımlara rastlandı. Bu tarihten sonra sismik koruma hakkındaki değişiklikler önce California daki yönetmeliklerde hazırlanıp, daha sonra UBC ye ve oradan da yerel yönetmeliklere uyarlandı San Fernando depremine kadar esnek olarak bağlanmış (titreşimi yalıtılmış) cihazlara mahsus sorunlara değinen olmamıştı. Bu deprem, mekanik tesisatların ve titreşim yalıtım sistemlerinin günümüzdeki standartlara oldukça benzediği binaların yoğunlukta olduğu teknik bir bölgede meydana gelen ilk büyük depremdi. Titreşim yalıtımı yapılmış cihazlar normal bir şekilde yerleştirilmediğinden, depremde oluşan yükler sismik sınırlandırılması yapılmamış yayların serbest bir şekilde salınmasına yol açmıştı. Bu salınımların sonuçları da yıkıcı olmuştu. Cihazlar yerlerinden hareket etmişti (bazıları devrilmiş, zıplamış ve yatayda ötelenmişti) ve boru bağlantıları kırılmıştı. O zamana kadar izolatörleri serbest yerleştirmek veya yerle olan bağlantılarını gevşek bırakmak çok yaygın bir uygulamaydı ve deprem bütün bu gevşek cıvataların kopmasına yol açmıştı. Bu olaydan sonra mühendislik çevreleri, tesisatların sismik korunması konusunun özel ilgi gerektiren bir çalışma alanı olduğunu fark etti. Deprem anında yeryüzünün yaptığı hareket, denizdeki dalgalara benzer yapıdadır. Hem düşey hem de yatay doğrultuda hareketlilik vardır. Yeryüzü, dalgalı ve çırpıntılı bir deniz yüzeyini andırır. İvme grafiklerinde devamlı değişen mertebeler gözlenirken, arada ani sıçrayışlar da meydana gelebilir. Her depremin karakteristiği ve yapısı kendisine özgüdür. Yerde oluşan kuvvetler doğrudan yapılara iletilir. Yapılan mühendislik analizlerinde düşey doğrultuda oluşan ivmelere karşı dayanım daha başarılıdır, çünkü binalar zaten 1 G (yerçekimi ivmesi) kadar düşey yüke ve hatta emniyet katsayısıyla birlikte daha da büyük düşey yüklere dayanacak şekilde tasarlanmaktadır. Emniyet katsayısında hesaba katılan fazladan yük 1 G ivmenin yanında küçük kalan bir yüktür ve depremde oluşan düşey yükü karşılayabileceği öngörülür. Bina şartnamelerinde öncelikli olarak dikkate alınan yükler yatay yüklerdir. Son zamanlarda bağlantı yerleri gibi bazı unsurlar için düşey ivmeler de özel olarak dikkate alınmaktadır. Binanın tabanında açığa çıkan deprem yükleri veya kayma gerilmeleri binayı hareket ettirmeye çalışır ve bu hareket binanın kendi doğal frekansında salınmaya başlamasına sebebiyet verir. Gözlemciler son birkaç sene içerisinde, özellikle Los Angeles taki Northridge depreminden sonra, düşey yüklerin de önemli olabileceğini keşfettiler. Böylece düşey yüklerin de hesaplamalarda yer alması gerekliliği doğmuş oldu. Yer hareketlerini gösteren grafiklerde yaklaşık 10 cm civarında olduğu gözlenen bir hareketin, yüksek binalarda yaklaşık 23 cm genlikli salınımlara yol açtığı gözlenmiştir. Hatta binanın bu 23 cm hareketi yer sarsıntısı dindikten sonra bile devam etmiştir. Bu senaryo her ne kadar çok korkutucuymuş gibi görünse de aynı binanın rüzgâr yüzünden 15 cm ile 20 cm arasındaki genliklerde salındığını göz önünde bulundurmak gerekir. Bu salınımların bizim için bir sorun olup olmadığını belirleyen unsur, yerde meydana gelen ivmelenmenin miktarıdır. Binaların bu salınım hareketi, şartnamelerdeki tasarım yükünün hesaplanmasındaki bir etken olarak kullanılır. Kuvvet, periyodu (bir salınım turu için geçmesi gereken süre) hesaba katacak şekilde hesaplanır. Periyodun, binanın yüksekliği ve yere gömülme miktarıyla bir ilişkisi vardır. Burada hesaplanan kuvvetlerin, binanın çeşitli bileşenlerine (cihazlar vb dâhil) farklı biçimlerde ve farklı miktarlarda etkidiği düşünülür. Bu farklılıklar ve dağılımlar belli başlı prosedürlere göre belirlenir. Örneğin yay ile titreşim yalıtımı yapılmış cihazlarda yayın esnekliği ve doğal frekansı da hesaba katılır. Yatay kuvvetler sadece cıvataları kesmeye çalışmayıp, desteklenmiş cihazları da devirmeye çalışırlar. Analizlerde yatay ve düşey hareketler ayrı ayrı ele alınır, ancak sonuçta elde edilen hareket ne tam bir düşey ne de tam bir yatay harekettir. Deprem sırasında oluşan hareket daha çok değişken şiddetli sallanma ve devrilme tarzı bir harekettir. Eğer zorlayıcı kuvvet uzun süre yayın doğal frekansıyla aynı frekansta devam ederse, salınımın genliği giderek büyür. Ancak gerçekte yayla titreşim yalıtımı yapılmış cihazlar tam rezonansa girmiş gibi davranmazlar çünkü zorlayıcı kuvvet bir salınımdan çok, durup tekrar başlayan bir darbe yapısındadır. Bu çalkalanma hareketinin zararlarından, çok iyi tasarlanmış bir sınırlayıcı sistem sayesinde kurtulmak mümkün olabilir. Aynı zamanda sınırlayıcı sistem, titreşim yalıtımı yapılmış cihazın çalışması sırasında hafif bir hareket yapmasına izin vermeli, fakat bu hareket izolatörlerin fonksiyonelliğinde herhangi bir kısıtlamaya yol açmamalıdır. Birçok ulusal yönetmelikte şu cümle yer alır: Cihaz, makine ve bunların sabitlenmesini sağlayan bağlantıların tasarımı, bu cihaz ve makinelerin genel tasarım ve detay bilgilerinde yer almalıdır. 1 G ivmenin katları veya kesirleri olarak verilen zorlayıcı kuvvetler (burada sadece yatay) birçok faktör göz önünde bulundurularak hesaplanır. Bunlar sismik katsayı, bina önem faktörü, bölge faktörü veya hızdan kaynaklanan ivme faktörü (Av) gibi etkenlerdir. Bölge ve (Av) faktörleri, olası bir depremin şiddetine yönelik bir tahmin belirtirler. Bölgenin sismik aktivitesine bağlı olarak bu etkenler artar. Birçok şartnamede, tasarım kuvvetine bir sismik katsayının ve bir performans kriteri çarpanının eklenmesi tavsiye edilir. Bunların yanı sıra bazı şartnamelerde bina içindeki konuma ve izolatörün çökme miktarına (destek noktasının periyodunun binanınkine oranı) bağlı olarak belirlenen kuvvet artımı gibi etkenler de hesaba katılır. Birçok şartname bu son unsurlardan dolaylı olarak bahseder. Ayrıca bazı şartnamelerde düşey kuvvetlerin, yatay kuvvetin 1/3 ü olacağından bahsedilir. Bu oran, yapılan gözlemlerle belirlenmiş bir değerdir ve düşey yer ivmelenmelerinin yatay yer ivmelenmelerine oranı olarak ifade edilir. Tasarım kuvvetleri, dört ana yönetmelikteki (BOCA, IBC, SBC, UBC) formüllerden faydalanılarak hesaplanır. Tasarımı yapan mühendis en güncel sismik tasarım ihtiyaçları için yerel otoritenin yönetmeliğine başvurmalıdır. Tasarım kuvvetleri, esnek bağlantılarla ve/veya bağlantının üst katlarda olup olmamasıyla ilgili etkenleri de içermeli ve sismik sınırlayıcı ile dübellerin karşılayacağı asgari kuvveti karşılayacak düzeyde olmalıdır. Sorumlu mühendis, aynı zamanda sismik sınırlayıcıların yerel veya ulusal yönetmeliklere uygunluğunu da kontrol etmelidir. Yönetmelikler detaylı analizlerin bulunmaması durumunda tasarım kuvvetini hesaplarken izlenecek yolları içerir. BOCA ve SBC şartnameleri burada fazla net bir bilgi verememektedirler. Sadece esnek olarak yerleştirilmiş cihazlar için cihazın ve yerleştiği yerin dinamik özellikleri göz önünde bulundurulacaktır demekle yetinirler. Ulusal ve yerel yönetmeliklerde yatay tasarım kuvveti, aşağıdaki faktörlere bağlı olarak hesaplanır: (1) binanın yeri, (2) önem faktörü, (3) bölge faktörü, (4) tesisatın bina içerisindeki konumu, (5) cihaz bağlantısı (sabit veya esnek) ve (6) can güvenliği. Yönetmelikte hesaplanan tasarım ivmelenmeleri, fazla aktif olmayan bölgelerdeki esnek bağlı cihazlarda küçük gibi görünse de 1989 Loma Prieta (San Francisco) depreminde bir binanın giriş katındaki ivmelenmelerin tasarım ivmeleri mertebesinde olduğunun belirlendiği ve bu binanın çok yakınındaki bir köprüyolun çökmesi sonucu bir kişinin hayatını trajik bir biçimde kaybettiği örnek dikkat çekicidir. Bu küçük ivmelenmeler, tesisatı koruyabilecek bir şekilde mühendislerce dikkate alınmalıdır. Mühendisler bu ivmeleri hesaba katarak, 3 Eylül-Ekim 2006

4 cihazların şartnameye göre yerleştirilmesine özen göstermelidirler. Cihaz sabit veya esnek nasıl bağlanırsa bağlansın, cıvataların sismik analizi yapılmalıdır. Hiçbir yönetmelikte sürtünme kuvveti sismik kuvvete karşı bir direnç kuvveti olarak dikkate alınmaz. Yatay deprem kuvvetleri, cihazı devirmeye çalışan kuvvetleri ve her yöndeki dönel kuvvetleri de hesaba katarak dübellerin büyüklüğü hesaplanmalıdır. Her şartnamede bulunabilecek çeşitli dipnotlar çok büyük önem taşıyabilir. Tasarım kriterlerini seçebilmek için problemi iyi tanımlayabilmek ve çok teorik veya çok cılız olmayan çözümler üretebilmek gereklidir. Şartnamelerin gerektirdiği kriterler yemek tarifi gibidir; iyi tasarlanmış bir ürün için genellikle iyi bir aşçıya (mühendis/ tasarımcı) gereksinim duyulur. 5. Uluslararası Yönetmelikler Uluslararası alanda geçerliliği en fazla olan deprem yönetmelikleri, dünya üzerinde yıkıcı depremlerin yaşandığı bölgelerin başında gelen A.B.D. de yayınlanmaktadır. Gerek bu ülkede gerekse dünyanın birçok bölgesinde halen yürürlükte olan şartnamelerin sırasıyla Tekdüze Bina Kodu (UBC Uniform Building Code) 1997 ve BOCA 1996 ile birlikte Kanada kökenli Ulusal Bina Kodu (NBC National Building Code) 1996 olduğu söylenebilir. Ancak Uluslararası Kod Konseyi (ICC International Code Council) tarafından yayınlanan ve 2006 yılı itibariyle yürürlükte olan en geçerli deprem standardı Uluslararası Bina Kodu (International Building Code) IBC 2003 tür. Yine büyük ve yıkıcı depremlerin yaşandığı bir ülke olan Japonya da geçerli deprem yönetmeliği, Japon Standart Bina Yasası (The Building Standard Law of Japan) 2004 ün içinde yer almaktadır. Ancak gerek Japon yönetmeliğine gerekse büyük depremlerin yaşandığı diğer ülkelerin (Avustralya, Yeni Zelanda, Güney Amerika ülkeleri, İran ve Hazar Denizi bölgesi ülkeleri) yerel yönetmeliklerine, uluslararası projelerde geçerli yönetmelikler olarak pek rastlanmamaktadır. Ayrıca Avrupa kıtasının deprem tehlikesinden nispeten uzak olması, sismik önlemlerle ilgili teknik şartnamelerin gelişmiş Avrupa devletlerinin ilgi alanına girmemesinin sebebi olarak gösterilebilir. IBC 2003 yönetmeliğinin yanı sıra, yine A.B.D. de deprem güvenliği konusunda faaliyet gösteren en büyük kuruluş olan Federal Afet Yönetim Kurumu FEMA (Federal Emergency Management Agency) tarafından yayınlanan standartlar gelmektedir. Bunlar arasında Mekanik Ekipmanlarda Sismik Sınırlandırma (FEMA 412), Elektrik Ekipmanlarında Sismik Sınırlandırma (FEMA 413) ve Hava Kanallarında ve Borularda Sismik Sınırlandırma (FEMA 414) gibi doğrudan tesisatlara yönelik olanlarıyla birlikte; Sağlık Tesislerinde Sismik Tedbirler (FEMA 150), İlk ve Orta Dereceli Okullarda Sismik Tedbirler (FEMA 149) vb gibi bina kullanım amacına yönelik olanları da mevcuttur. FEMA, 356 numaralı şartnamesinde bir deprem anında ve sonrasında binalardaki ve tesislerdeki yapısal olmayan elemanlardan (tesisatlar vb) beklenenleri derecelendirmiş ve böylelikle 4 kademeli bir performans düzeyi sıralaması oluşturmuştur. Bunların açıklaması aşağıda kısaca yapılmıştır: İşlevsellik Performans Seviyesi Yapısal olmayan elemanlarda işlevsellik performans seviyesi yapının deprem sonrası hasar durumunda, yapısal olmayan elemanlarının (tesisatların vb) deprem öncesindeki fonksiyonlarını aynı şekilde devam ettirebilmeleri durumu olarak tanımlanabilir. Bu performans seviyesi yapıdaki acil durum, yangından korunma, aydınlatma, mekanik ve elektrik tesisatları ve bilgi işlem sistemlerinin büyük bir bölümünün işlevlerini yerine getirmeye devam ettiği veya bu sistemlere yapılacak küçük tamirat işlemleri ile eski durumlarına devam etmelerinin mümkün olduğu durumdur. Bu özel yapısal olmayan performans seviyesi yapı mühendislerinin ilgi ve uzmanlık alanına girdiği için söz konusu elemanların deprem sonrasında bu performans seviyesini göstermesi, ancak sismik koruma yapılmasıyla mümkün olacaktır. Özellikle kuvvetli bir yer hareketi sonrası hastane, haberleşme merkezleri, elektrik üretim merkezleri gibi ilk kullanılacak yapılarda bulunan elektronik ve mekanik sistemlerin deprem güvenliği için sismik koruma yapılması hayati derecede önemlidir. Özellikle hastanelerdeki sistemlerin deprem esnasında dahi işlevlerini yerine getirebilmeleri, can güvenliğinin tam sağlanması için gereklidir. Hemen Kullanım Performans Seviyesi Yapısal olmayan elemanlarda hemen kullanım performans seviyesi deprem sonrasında yapıdaki giriş-çıkış kapıları, merdivenler, asansörler, acil aydınlatma sistemleri, yangın alarm sistemleri gibi sistemlerin genel olarak işlevlerini sürdürebilmekte olduğu durum olarak tanımlanabilir. Söz konusu performans seviyesinde bazı camlarda küçük kırıklar ve bazı yapısal olmayan elemanlarda hafif hasar meydana gelebilir, ancak binada yapısal olarak hiçbir tehlike yoktur. Binada genel bir temizlik ve düzenleme yeterli olacaktır. Genel olarak bu performans seviyesinde, yapıdaki elektrik ve mekanik sistemler için önlemler alınmalı ve işlevlerini sürdürmeleri sağlanmalıdır. Ancak bazı sistemlerin doğrultularında ve konumlarında küçük değişmeler ve sistemlerin içinde küçük hasarlar meydana gelmiş olabilir. Konut tarzı yapılarda bulunan ısıtma, su tesisatı, doğal gaz ve haberleşme sistemleri işlev dışı kalabilir, ancak yapısal olmayan elemanlardan kaynaklanabilecek can kaybı riski oldukça düşüktür. Bu performans seviyesi özellikle hastaneler ve haberleşme merkezleri için yeterli güvenliği sağlayamayabilir. Ancak yüksek nitelikli ofis vb binalar için tercih edilebilir. Can Güvenliği Performans Seviyesi Yapısal olmayan elemanlarda can güvenliği performans seviyesi kısaca deprem sonrasında binadaki yapısal olmayan elemanlarda hasarın meydana geldiği, ancak bu hasarın can güvenliğini tehlikeye atacak boyutta olmadığı duruma karşılık gelmektedir. Söz konusu performans seviyesinde, binadaki yapısal olmayan elemanlar (tesisatlar vb) oldukça hasar görmüştür ve hasarın maddi boyutu oldukça fazladır, ancak yapısal olmayan elemanlar bulundukları yerlerden çıkıp düşmemiş ve binanın içinde veya dışındakilerin can güvenliğini tehdit edecek durumda değildirler. Binadaki hafif yapısal olmayan elemanların yarattığı enkazlar çıkışları kısmen kapatabilir; havalandırma, sıhhî tesisat ve yangın sistemleri zarar görebilir ve işlevlerini yitirebilir. Bu performans seviyesinde yapısal olamayan elemanlardan kaynaklanan yaralanmalar meydana gelebilir, ancak binada genel olarak can güvenliğini tehdit edecek riskler oldukça düşüktür. Yapıdaki yapısal olmayan elemanların yeniden işlevsel durumlarına getirilmesi zaman ve maliyet alan bir işlemdir. Bu performans seviyesi, ancak deprem sonrasında uzun süre kullanım dışı kalmasının mahsur teşkil etmeyeceği depo vb gibi binalarda tercih edilebilir. Riski Azaltılmış Performans Seviyesi Yapısal olmayan elemanların riski azaltılmış performans seviyesi kısaca deprem sonrası hasar gören yapısal olmayan elemanların düşme tehlikesi meydana gelebilecek durumu olarak tanımlanabilir. Bu durumda dış ortama yüksek zarar verebilecek olan yapısal olmayan elemanların, insanların çok bulunduğu yerlere düşmelerinin engellenmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Söz konusu performans seviyesinde, deprem sonrası yapısal olmayan elemanlarda oldukça ağır hasar meydana gelmektedir; ancak parapet, dış cephe panelleri, ağır kaplamalar, asma tavanlar, büyük raflar gibi düşme riski olan ve insanların can güvenliğine bir tehdit olabilecek ağır elemanların düşmelerinin engellemesi için önlem alınmalıdır. Bu hasar seviyesinde amaç, tüm yapıdaki yapısal olamayan elemanlarda meydana gelen hasarları belirlemek değil, insanlar için tehlike oluşturabilecek yapısal olmayan elemanların belirlenmesidir. Dolayısıyla bu performans seviyesi, ancak hiçbir nitelik beklenmeyen en alt sınıf binalar için ve sadece deprem esnasındaki can güvenliğinin sağlanması açısından tercih edilebilir. Eylül-Ekim

5 Son olarak, tesisatlarla ilgili özel bir konu olması itibariyle, yangından korunma sistemleri için geçerli standartlardan bahsetmek gerekir. BOCA, UBC, IBC, FEMA yayınları vb uluslararası yönetmeliklerin ve şartnamelerin hemen hiçbirinde bu konuya değinilmemiştir. Bunun sebebi ise, geçtiğimiz yüzyıl boyunca ve günümüzde halen bu konudaki tek otorite sahibi kurumun A.B.D. Ulusal Yangın Koruma Birliği (NFPA National Fire Protection Association) olmasıdır. Bu kurumun otomatik yangın söndürme (sprinkler) sistemleriyle ilgili olarak yayınlamış olduğu NFPA 13 standardı, yangın tesisatlarında sismik önlemlerin nasıl alınacağına dair son derece ayrıntılı bilgiler ve yönergeler içermektedir. 6. Yerel Yönetmelikler Türkiye de 2006 yılı itibariyle halen yürürlükte olan deprem standardı T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı tarafından 1997 yılında yayınlanmış ve halen geçerli olan Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik tir. Bu yönetmeliğin numaralı maddesi altında mekanik ve elektrik donanıma etkiyen deprem yüklerinin nasıl hesaplanacağı anlatılmıştır. Ancak tesisatlar vb yapısal olmayan bileşenlerin depreme karşı nasıl korunacağına dair bilgiler bu yönetmelik kapsamında ele alınmamıştır. Bu konudaki en güncel gelişme tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayınlanan Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik in, yayınlanma tarihinden itibaren bir yıl sonra yürürlüğe girecek olmasıdır. Bu tarihten itibaren Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik yürürlükten kalkacaktır. Yeni yönetmelikte binalardan beklenen deprem performansları derecelendirmiş olmasına rağmen yapısal olmayan bileşenlerden yine bahsedilmemiş olması, ülkemizde bu konuya verilen önemin halen yetersiz olduğunun bir göstergesidir. 7. Sismik Yüklerin Hesaplanması Bir binanın herhangi bir katında yer alan bir tesisat donanımına deprem anında etkiyen kuvvet, donanımın bulunduğu noktada ortaya çıkan deprem ivmesinin bir sonucudur. Depremin sebep olduğu (a) ivmesine bağlı olarak (m) ağırlığındaki bir tesisat donanımına etkiyen deprem kuvveti (F), klasik fizikteki ( F = m. a ) denklemiyle hesaplanır (Şekil 9). Burada belirlenmesi gereken değer (a) ivmesidir ve bu değer çeşitli uluslararası standartlara göre farklı yöntemlerle belirlenir. Şekil 9. Tesisata etkiyen deprem kuvveti Dünyada 2006 yılı itibariyle yürürlükte olan en geçerli deprem standardı Uluslararası Kod Konseyi (ICC International Code Council) tarafından yayınlanan Uluslararası Bina Kodu (International Building Code) IBC tür. IBC-2003 e göre sismik korumanın gerekli görüldüğü durumlarda, sismik yükler aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır: Burada (Fp) ile gösterilen yatay deprem yükünün hesaplanmasında kullanılan denklem aşağıdaki bileşenleri içermektedir: ap : Bileşen yükseltgeme faktörü (tesisat bileşeninin deprem yükünü artırma oranı) SDS : Ani spektral karşılık ivmesi (zemin ivmesi hesabında belirtilir) Wp : Tesisat bileşeninin ağırlığı z : Tesisat bileşenin bina içindeki konumunun yüksekliği h : Binanın toplam yüksekliği Rp: Bileşen karşılık faktörü (tesisat bileşeninin deprem yüküne karşı koyma oranı) Ip : Bileşenin önem faktörü Denklem 1 den de görüldüğü üzere IBC-2003 yönetmeliği uyarınca tesisat bileşenlerine etkiyen deprem yüklerinin hesaplanmasında kullanılacak deprem zemin ivmesi değeri, ani spektral karşılık ivmesi (SDS) değerine bağlı olarak sismik tasarımcı tarafından belirlenir. Ayrıca (SDS) değerinin, binanın bulunduğu arazi şartlarını da içermesi sebebiyle, projeye özel çok hassas deprem yükü hesabı yapılması mümkün olmaktadır. Benzer şekilde bileşen önem faktörü (Ip) proje sahibi ve/veya tasarımcı tarafından, ihtiyaca ve beklentilere bağlı olarak belirlenebilmektedir. Türkiye de 2006 yılı itibariyle halen yürürlükte olan deprem standardı T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından ilk sürümü 1997 yılında yayınlanmış olan Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik tir. Bu yönetmeliğin numaralı maddesi altında mekanik ve elektrik donanıma etkiyen deprem yüklerinin aşağıdaki denkleme göre hesaplanması gerektiği belirtilmektedir: fe = we Ao I (1 + Hi / HN) (2) Burada (fe) ile gösterilen yatay deprem yükünün hesaplanmasında kullanılan denklem, aşağıdaki bileşenleri içermektedir: Ao : Deprem zemin ivmesi I : Önem faktörü Hi : Tesisat bileşenin bina içindeki konumunun yüksekliği HN : Binanın toplam yüksekliği Denklem 2 den de görüldüğü üzere Türkiye de yürürlükte olan yönetmelik uyarınca tesisat bileşenlerine etkiyen deprem yüklerinin hesaplanmasında kullanılacak deprem zemin ivmesi değeri ve önem faktörü, tesisat şartnamesinde belirtilmiş olmalıdır. Hangi tesisat bileşenlerine sismik koruma yapılması gerektiğine dair detaylı bilgi veren bir bölüm ve/veya madde ise yönetmelikte yer almamaktadır. 8. TESİSATLARDA SİSMİK KORUMA UYGULAMALARI Depreme karşı korunması gereken bir tesisat bileşeni (ekipman, boru, kanal vs) için titreşim yalıtımı yapılıp yapılmayacağına bağlı olarak sismik koruma uygulamasının nasıl olması gerektiği, aşağıda çeşitli başlıklar altında anlatılmıştır Döşemeye Oturan Ekipmanlar Teraslarda, mekanik tesisat odalarında vb mekânlarda direk döşeme üstüne ya da beton veya çelik bir kaide üzerine monte ekipmanlar olarak soğutma kuleleri, soğutma grupları, kazanlar, pompalar, hidroforlar, kompresörler, klima santralleri, hücreli ve açık tip fanlar, genleşme tankları ve diğer tanklar, ısı değiştirgeçleri, elektrik panoları, kolektörler vb sayılabilir. Bunlar arasında titreşim yapan ekipmanlar için titreşim yalıtımı yapılması gerekebilir. Sismik koruma ise titreşim yalıtımı yapılıp yapılmayacağına bağlı olarak farklılıklar gösterebilir. Titreşim yalıtımı yapılmayacak bir ekipman doğrudan beton döşeme üzerine monte edilecekse sismik koruma açısından yapılması gereken tek şey, ekipmanın beton döşemeye sabit olarak bağlanmasıdır. Şayet ekipmanın kendi şasisi, hesaplanacak sismik yüklere karşı yeterli dayanımda ise ekipmanın kendi şasisinden bağlantı yapılabilir (Şekil 10). Burada önemli olan iki noktadan ilki, söz konusu ekipmana etkiyecek sismik yüklerin uygun yöntemlerle hesaplanması; ikincisi ise bu yüklere karşı yeterli dayanımı sağlayacak bağlantının yöntemi, ebatları ve benzeri bilgileri içerecek şekilde detaylı olarak projelendirilmesidir. Şekil 10. Ekipmanın kendi şasisinden döşemeye doğrudan sabitlenmesi Ekipmanın kendi şasisinin, hesaplanacak sismik yüklere karşı yeterli dayanımda olmadığı durumlarda, ekipman altına ilave bir şasi yapılabilir (Şekil 11) veya ekipmanın etrafına çelik malzemelerden takviyeler kulanılabilir (Şekil 12). Her iki durumda da ekipman ile ilave şasi ve/veya takviye arasındaki bağlantının, sismik yüke karşı yeterli dayanımda olduğundan emin olunmalıdır. 5 Eylül-Ekim 2006

6 Şekil 11. Ekipmanın altına yapılan ilave şasiden döşemeye sabitlenmesi Şekil 15. Köşe takviye parçasının yapıya kaynatılması Tankların ağırlık merkezlerinin yerden yüksekte olmasından ötürü döşemeye bağlanarak sismik korunması, ancak yapılacak hesaba göre yeterli dayanımda bağlantı parçaları kullanılabildiği taktirde mümkün olacaktır (Şekil 16). Aksi taktirde tankın ağırlık merkezinin üstünden halatlarla (Şekil 17) veya kuşaklarla (Şekil 18) bağlanması veya çevresi boyunca ilave bir çelik veya ahşap kafes içinde hapsedilmesi (Şekil 19) gerekebilir. Şayet ekipman açık tip izolatörler ile monte edilmişse, ilave sismik sınırlandırıcılar kullanılması gerekir (Şekil 20). Örneğin jeneratör vb bazı ekipmanlar, üretici firmadan titreşim izolatörleriyle temin edilebilmektedir. Benzer şekilde önceden titreşim izolatörleri üzerine monte edilmiş bir ekipman için sonradan sismik koruma istendiği taktirde ilave sismik sınırlandırıcılar kullanılması gerekir. Şekil 12. Ekipmanın ilave takviye ile döşemeye sabitlenmesi Bir tesisat ekipmanın döşemeye doğrudan bağlanmasında önemli bir nokta olarak, söz konusu ekipmana etkiyecek sismik yüklere karşı yeterli dayanımı sağlayacak bağlantının yöntemi, ebatları ve benzeri bilgileri içerecek şekilde detaylı olarak projelendirilmesinin gerekliliğini belirtmiştik. Buna bir örnek olarak Şekil 13 te görülen detay verilebilir. Burada kenarlarından boylu boyunca değil, sadece köşelerinden ilave takviyelerle desteklenerek sismik koruması yapılan bir ekipman görülmektedir. Köşe takviyelerin ekipmana ve döşemeye sadece birer cıvata ile bağlanması durumunda, herhangi bir sismik hareket esnasında bu noktalarda dönme hareketi oluşabileceğinden ötürü, takviye parçalar bir tarafta en az iki cıvata ile bağlanmalıdır. Bir başka seçenek ise takviye parçasının ekipmana (Şekil 14) veya yapıya (Şekil 15) kaynatılmasıdır. Şekil 16. Bir tankın döşemeye doğrudan bağlanması Şekil 18. Bir tankın ağırlık merkezinin üstünde bir noktadan kuşaklarla bağlanması Şekil 19. Bir tankın çevresi boyunca ilave çelik veya ahşap kafes içinde hapsedilmesi Şekil 13. Ekipmanın köşe takviye parçalarıyla bağlanması Şekil 17. Bir tankın ağırlık merkezinin üstünde bir noktadan halatlarla bağlanması Şekil 14. Köşe takviye parçalasının ekipmana kaynatılması Titreşim yalıtımı yapılması gereken bir ekipman beton döşeme veya çelik kaide üzerine titreşim izolatörleri ile monte edilmelidir. Böyle bir durumda sismik koruma için açık tip izolatörlerle birlikte sismik sınırlandırıcı kullanılır veya sismik koruma özelliğine sahip kombine izolatörler kullanılır. Burada önemli olan iki noktadan ilki; kullanılacak sismik sınırlandırıcının, uygun yöntemlerle hesaplanmış sismik yüklere karşı yeterli dayanımda olduğunun, bağımsız kuruluşlarca verilen sertifikalarla ispatlanması gerekliliğidir. İkinci önemli nokta ise sismik sınırlandırıcının uzman mühendislerce Eylül-Ekim