BİNGÖL DEPREMİNDE MEYDANA GELEN YAPISAL HASARLARIN İRDELENMESİ. A.Halim KARAŞİN 1,Erhan KARAESMEN 2 karasin@metu.edu.tr

Transkript

1 BİNGÖL DEPREMİNDE MEYDANA GELEN YAPISAL HASARLARIN İRDELENMESİ A.Halim KARAŞİN 1,Erhan KARAESMEN 2 karasin@metu.edu.tr Öz: Türkiye de daha önce meydana gelen depremlerin ortak özelliklerinden biri, gelişmişlik düzeyine bağlı olarak hasar yoğunluğunun genellikle deprem büyüklükleri ile orantılı olmadığıdır. 1 Mayıs 2003 Bingöl depreminde bu durum bir kez daha ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, söz konusu depremin büyüklüğü ile hasar durumu arasındaki ilişki ele alınmıştır. Depremde mühendislik hizmetleri görmüş betonarme yapılar ile kırsal yapılarda meydana gelen hasarların temel tipik özellikleri irdelenmiştir. Bu bağlamda Çeltiksuyu Yatılı İlköğretim Bölge Okulu (YİBO) başta olmak özere çeşitli betonarme karkas binaların gösterdiği düşük performans nedeniyle yapılarda meydana gelen ciddi hasarlar dikkate değer bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Deprem Büyüklüğü, Hasar Durumu, Performans, Mühendislik hizmetleri, Kırsal Yapılar GİRİŞ 1 Mayıs 2003 Bingöl depremi, deprem mühendisliği uzmanlık dünyamızda çeşitli yayınlara konu oluşturmuştur. Bu metnin yazarları da Bingöl depremi yle ilgili bulguları bazı yayınlarına yansıyan gözlem ve analiz çalışmaları gerçekleştirmişlerdir. Türkiye de son otuz yılı aşkın bir dönemde bir bölümü büyük afet boyutunda olmak üzere toplam on beş yıkıcı deprem yaşanmıştır. Bunlardan 13 Mart 1992 Erzincan ve 17 Ağustos 1999 Kocaeli başta olmak özere bazılarındaki hasarların büyüklüğü deprem olgusunu, kamuoyunun dikkatini çeken toplumsal bir konu haline dönüştürmüştür. 1 Mayıs 2003 depreminden önce 1971 de 6.8 büyüklüğünde Bingöl de bir deprem daha meydana gelmiştir. Edinilmesi gereken deneyimlere rağmen, gerek depremlere karşı alınması gereken temel önlemlerin (Ersoy ve diğ., 1988, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı 1997, vb.) alınmasının gerekse yapı güvenliğinin artırılmasının henüz hayata geçirilemediği açık bir şekilde görülmektedir. Türkiye de meydana gelmiş depremlerin ortak özelliklerinden biri hasar yoğunluğunun genellikle deprem büyüklükleri ile orantılı olmadığıdır. Bu durum, 1 Mayıs 2003 Bingöl depreminde bir kez daha ortaya çıkmıştır. Kandilli Rasathanesi verilerine göre Türkiye de meydana gelen 5 ve daha büyük depremlerin ortalama periyodu dört aydır. Bu sıklıktaki deprem riskine karşın 1 Mayıs Bingöl ve 5.5 büyüklüğündeki 25 Ocak 2005 Hakkari depremleri, neden oldukları yüksek hasar ve can kayıpları açısından not edilmesi gereken çok önemli iki depremdir. Afet İşleri Genel Müdürlüğü verilerine göre 2003 Bingöl depreminde ortalama olarak her iki binadan birinde hasar meydana gelmiştir. Hasar oranının yüksek oluşunun gerekçeleri daha önce meydana gelen depremlerin raporlarında (İmar ve İskan Bakanlığı 1976, Demir ve Polat 1985, Sucuoğlu ve Tokyay 1992, Karaesmen, ve diğ., 1999, vb.) yer alan gerekçelerden pek de farklı değildir. Ancak, Çeltiksuyu Yatılı İlköğretim Bölge Okulu (YİBO) başta olmak özere hasarlı yapıların önemli bir bölümü, yeni yönetmeliklere göre inşaa edilmiş olmalarına karşın halen mühendislik hizmetlerinin rasyonel bir biçimde uygulanamadığının açık bir göstergesidir. Bu çalışmada depremi betimleyici genel bilgiler özetle hatırlatıldıktan sonra ağırlıklı olarak mühendislik hizmeti gördüğü halde ağır hasara uğrayan betonarme taşıyıcı sistemli binaların davranışı ele alınmaktadır. Hasar sebepleriyle ilgili yorumların yanı sıra geleceğe dönük bazı temel tavsiyeler geliştirilmesine de öncelik verilecektir. Depremin Genel Özellikleri Yer Ve Zaman 1 Mayıs 2003 Perşembe günü saat de Bingöl de yaklaşık 6.2 Richter büyüklüğünde bir deprem meydana geldi. Bu deprem USGS (United States Geological Survey), DAD (Deprem Araştırma Dairesi) ve KOREI (Kandili Observatory and Earthquaqe Reasearch Institute) kayıtları birbirlerine yakın olarak Şekil 1 de görüldüğü gibi Bingöl il 1 Dicle Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakultesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Diyarbakır. 2 Orta Doğu Teknik Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakultesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara. 386

2 merkezinin hafifçe kuzeyini göstermektedir. Depremin dış merkezi Kuzey ve Doğu, derinliği USGS ye göre 10 km olarak belirlenmiştir. Şekil 1. Depremin Yeri Yer Bilimleri Açısı Kuzey Anadolu Fayı (KAF) ile Doğu Anadolu Fayı (DAF) zonlarının kesişim noktası olan Karlıova ilçesinin çok yakınında bulunan Bingöl ili son birkaç onyıl içerisinde DAF zonunun en hareketli bölümünü oluşturmuştur (Erkmen, ve diğ., 2004). Dolayısıyla bu bölgede meydana gelen depremlerin tektonikçiler için sürpriz sayılamayacağı da aşikardır. 1 Mayıs 2003 Bingöl depreminin kuvvetli yer hareketi (Strong Motion-SM) verileri Bingöl İli Bayındırlık ve İskan Müdürlüğünde bulunan ivme ölçer tarafından kaydedilmiştir. Şekil 2 de görülen ana şok kayıtları kayıtlarına göre, ana şok çok kısa bir zaman aralığında olmak kaydıyla deprem yaklaşık 15 sn. devam etmiştir. Ana şok Kuzey- Güney doğrultusunda en büyük ivme olan g değerine dördüncü saniyede ulaşmıştır. Aynı saniye içerisinde Doğu- Batı bileşeninin en büyük ivmesi g ulaşmıştır. Düşey yönde ise en büyük ivme g olarak kaydedilmiştir. Düşey bileşeninin büyük olması ivme kaydının depremin merkezine çok yakın bir noktadan alındığını göstermekle birlikte orta büyüklükteki bir deprem için Kuzey-Güney ile düşey hareket ivmeleri beklentilerin üzerinde olarak değerlendirilebilir. 1 Mayıs depreminde Bingöl merkezinin yaklaşık 40 kilometre kuzeybatısında, Uludoğan ile Kurtuluş köyleri arasında bulunan hanoçayırı mezrası civarında düzlük sayılabilecek boş bir alanda yeraltı suyu kaynamasıyla birleşmiş bir toprak kabarması Şekil 3a de gösterilmiştir (Karaesmen, ve diğ., 2003). Aynı bölgede Şekil 3b de görüldüğü gibi çeşitli yüzey kırıkları da yaklaşık Doğu-Batı doğrultusunda birkaç yüz metre uzandığı gözlemlenmiştir. 387

3 Şekil 2. Depremin İvme Kayıtları Şekil 3. a) Yeraltı Suyu Kaynamasıyla Birleşmiş Bir Toprak Kabarması 388

4 Şekil 3. b) Yüzey Kırıkları Hasar Gözlemleri Genel Çerçeve 1 Mayıs 2003 Bingöl depremi 84 i Çeltiksuyu YİBO (Yatılı İlköğretim Bölge Okulu) yatakhane bloğunun göçmesiyle trajik bir olay olmak üzere 177 ölüm ile 520 yaralamalık bir bilanço ortaya çıkarmıştır. Afet İşleri Genel Müdürlüğünce yapılmış tespitlere göre Tablo 1 de sayısal hasar bilançosu özetlenmiştir. Bu tespit çerçevesinde hasarlı binaların toplamı olarak tespit edilmiştir. Bu tabloya göre tüm binaların % 55 i, konutların % 56 sı ve işyerlerinin % 65 inin hasarlı olduğunu göstermektedir. Bu tabloya göre ağır hasarlı veya yıkık bina % 17 gibi çok yüksek bir hasar oranını göstermektedir Yani Bingöl ilinde her altı binadan biri tamamen kullanılmaz hale gelmiştir. 389

5 Tablo 1. Binalarda Yapısal Hasar Durumu YIKIK-AGIR ORTA AZ HASARSIZ TOPLAM Bina Konut İşyeri Bina Konut İşyeri Bina Konut İşyeri Bina Konut İşyeri Bina Konut İşyeri Bingöl Merkez Yerleşimleri İlçe Merkezle Merkeze Bağlı Belde ve Köyler Tüm Diğer Belde ve Köyler Toplam Bingöl depremi derinliğinin 10 kilometreden az olan Türkiye de meydana gelen tipik sığ depremlerden biridir. Hasar oranının genellikle derinlikle ters orantılı olduğu (Wakabayashi, 1986) dikkate alındığında bu yüksek hasar oranını bir ölçüde açıklayabilir. Ancak Bingöl de 22 Mayıs 1971 yılında 6.8 büyüklüğünde bir deprem daha meydana gelmişti. Daha önce açığa çıkan enerji miktarı bakımından yaklaşık sekiz kat daha büyük bir depremin (Gülkan ve diğ., 1991) yaşanmış olmasına karşın bu denli yüksek bir hasar bilançosu makul karşılanmamalıdır. Bu yüksek yıkık-ağır hasarlılık oranı ile toplam hasarlılık oranı endişe verici bir yapı kalitesizliğinin göstergesi olarak değerlendirilmelidir. Depremlerin yol açtığı hasar oranları gelişmişlik düzeyine bağlı olarak da ele alınabilir. Gerek 1 Mayıs Bingöl gerekse 25 Ocak 2005 tarihli 5.5 büyüklüğündeki Hakkari depremleri bu çerçevede değerlendirilebilir. Hakkari depremi, 30 kilometre derinliğe sahip ve açığa çıkan enerji miktarı bakımından Bingöl depreminden yaklaşık 20 kat daha küçük olmasına karşın meydana gelen can kayıpları ile birinci derece öneme sahip Hakkari Devlet Hastanesi ndeki beklenmeyen hasar dikkat çekicidir. Zira yaklaşık aynı derinlik ve büyüklüğe sahip olan ve bir gün önce meydana gelen 24 Ocak Antalya depreminde beklendiği gibi herhangi bir hasar ortaya çıkmamıştır. Kırsal hasarlara özetle bakış Bingöl köy ve kasabalarında maalesef önemli bir bölümü harçsız iri taş duvarlı binalara sık rastlanmıştır Depremi sonrasında Bingöl kırsalında inşa edilen binalardaki yapı düzeneği değişikliği olarak ağır toprak damlar yerine Şekil 4 de görüldüğü gibi hafif ot örtülü ince saç-teneke kaplı çatıların tercih edilmiş olması olumlu bir gelişmedir. Bu durum kırsal hasar ve can kayıplarının daha fazla olmasını engelleyen bir etken olmuştur. 390

6 Şekil 4. İnce Saç-Teneke Kaplı Çatılı Az veya Hasarsız Kırsal Binalar Hepsi kuzey yörelerde yerleşik olmak üzere epeyce bir kırsal yerleşmede çeşitli yapısal hasarlar incelenmiştir. Ancak bunlardan en can alıcı olanları ve yapısal davranış yönünden fikir verenleri Göltepesi ve Çimenli köylerinde gözlenmiş olanlardır. Göltepesinde yaklaşık 200 hanenin hemen tümü hasar görmüş ve bunlardan 108 adedinde ya tam göçme ya da ağır hasar gözlendiği kaydedilmiştir. Bingöl e mesafesi yaklaşık 40 km kadar olan ve dağlık bir yörede yerleşik kısmen alüvyon bir taban üzerinde bulunan Çimenli köyü ise yörede kümeleşmiş hasarlı köylerin en fazla dikkat çekenidir. On üç (13) ölü ve onlarca yaralılık bir insani kayıp kaydedilen bu köyde, komşusu Sudüğünü köyü ile birlikte 200'e yakını tam göçme veya ağır hasar konumunda olmak kaydıyla toplam 290 bina biriminde hasar kaydedilmiştir. Bu yörelerdeki fikir verici hasar görüntüleri Şekil 5 ve 6 da yer almıştır. Yığma duvarlı basit binaların, deprem davranışı genelde zayıf olmakla birlikte çeşitli önlemlerle bu davranışı ve strüktürün toplam dayanımını yeterli düzeye çıkarma olanağı vardır. Davranış düzgünlüğü sağlamak amacıyla dış ve iç duvarlar üzerinde binayı dolaşan ve kuşatan hatıllar yerleştirerek köşe bağlantılarının sağlam ve tok yapılması gibi önlemler alınabilir. Göçen binalarda çoğunlukla köşe tokluğu kurulamadığı da hemen görülebilmektedir (Karaşin, ve diğ., 2005). 391

7 Şekil 5. Köşe Tokluğu Kurulamış ve Yetersiz Dayanıma Sahip Yığma Bina Şekil 6. Köşe Tokluğu Kısmen Kurulmuş Ancak Hatılsız ve Moloz Taş Duvarlı Yığma Bina 392

8 Betonarme Taşıyıcı Sistemli Binalar Genel Çerçeve Ülkemizdeki tüm kentsel yerleşmelerde tanık olunan hızlı ve düzensiz yapılaşma olgusu son 10 yılda Bingöl de de kendini göstermiş bulunmaktadır. Kat yüksekliği fazla olmayan ancak hemen tümü betonarme kolon-kirişli taşıyıcı sisteme sahip olan yüzlerce bina bloğu inşa edilmiştir. 1 Mayıs 2003 depreminin bu binaların bir kısmında yapısal hasar gösterdiği gözlenmiş olmakla birlikte büyük kesiminde de yapı davranışı düzgün olmuş ve deprem hasarsız atlatılmıştır. Öte yandan, 1971 Bingöl Depremi nden sonra o dönemlerdeki sınırlı teknik koşullarda epeyce bir betonarme taşıyıcı sistemli afet konutu inşa edilmiş olduğu hatırlanmalıdır. Bu konutların küçük bir kısmında çeşitli hasarlar gözlenmiş olmakla birlikte Şekil 7 da görüldüğü gibi bunların çoğunun yapısal davranışı da yeterli olmuştur. Şekil Bingöl Depremi Sonrası İnşa Edilmiş Bir Afet Konutu Kent merkezindeki ve çevredeki toplam betonarme taşıyıcı sistemli binaların büyük bir çoğunluğun bu depremi hasarsız atlattığı memnuniyetle izlenmiştir. Ancak, ağır hasara uğrayan ve can kaybına yol açan binalarda rastlanmış olan hasarlar ülkemizdeki betonarme projelendirme yapım düzensizliğinin tipik örneklerini acıklı biçimde yeniden sergilemiştir. Ağır hasarlı bu binaların bir bölümü de hem mühendislik hizmetleri almış olduğu ve hem de inşaat işlerinin resmi yolla daha özenli yürütülmüş olduğu varsayılan kamu binalarıdır. Bu çeşit binalarda ortaya çıkan ve can kaybına da yol açabilen ağır hasarla elbette çok daha düşündürücü nitelik taşımaktadır. İl merkezindeki Betonarme Binalar Bingöl merkezde meydana gelen betonarme yapı hasarları kamuya ait hastane ve okul binaları ile özel kesim binaları olarak ele alınabilir. Her iki kesim binalarındaki hasarların büyük bir bölümü aşikar fiziksel tasarım hataları, projelendirme kusurları ile yapım yetersizliğinden kaynaklanmıştır. Betonarmede rastlanabilecek yirmiyi aşkın kusura karşın ancak sadece birkaç kusur ve hatanın mevcudiyeti tam yada kısmi göçmeye yol açmamaktadır (Karaesmen, 2003). Ancak bu depremde betonarme taşıyıcı sistemli özel binalarda bu çeşitlilik içerisinde meydana gelen ciddi hasarların büyük bir bölümünü oluşturan ana kusur, hata ve yapım yetersizlikleri şöyle özetlenebilir (Karaşin, 2003). 393

9 1. Normal katların aksine giriş katların işyeri olması sebebiyle Şekil 8 de görüldüğü gibi zemin katların yüksek oluşu ile duvar yapılmayışının sebep olduğu ani rijitlik değişimleri gözlenmiştir. Bu durum söz konusu yapıların aşırı yanal yer değiştirmeleri sonucu oluşan ikinci mertebe momentlerin sebep olduğu yıkımlar. Şekil 8. Yanal Rijitliğin Azaltılması ve Kolon Kiriş Çözüşmesine Bağlı Tam Göçme 2. Bodrum katlarda açılan bant pencereler veya yüksek giriş elde etmek gibi nedenlerle oluşan kısa kolonların aşırı zorlanmasının sebep olduğu yıkımlar. 3. Şekil 9 da görüldüğü gibi kolon kiriş birleşim bölgelerinin iyi teşkil edilmeyişi sonucu düğüm noktası çözüşmelerinin sebep olduğu yıkımlar. Ayrıca deprem sonrası yıkılan ve ağır hasar gören yapılar üzerinde yapılan incelemeler sonucu bu yapılardaki ortak kusurlardan bir tanesi de kullanılan agrega ve betonun standartların öngördüğü koşulları sağlamıyor olmasıdır. Bingöl de gözlenen çok iri boyutlu çakıl ve taşlı geleneksel taşra betonları ile nadir de olsa bazen gerekli beton dayanımı tutturulabilmiştir. İnşaat mühendisleri odası Antalya şubesince 1 Mayıs 2003 Depreminden sonra Bingöl de değişik yapılardan alınan beton karot örnekleri üzerinde yapılan beton basınç dayanım deneylerinden elde edilen ortalama beton silindir basınç dayanımı 95 ± 47 kg/cm2 olarak bulunmuştur (Bayülke, ve diğ., 2004). Beton kalitesi dışında düğüm noktalarını doldurmayan iri agrega ve taşlar göçme ve ağır hasarların bir başka sebebidir. Çeltiksuyu Trajedisi Çeltiksuyu Yatılı İlk Öğretim Bölge Okulu (YİBO) da meydana gelen faciada 84 çocuğun ölümüyle sonuçlanan yatakhane yıkımıyla ilgili özet görüntü Şekil 10 da yer almaktadır. Bu facianın sebebini sadece işçilik hataları, malzeme ve beton kalitesi, müteahhit insafı gibi gerekçelere dayandırmak yeterli değildir. Tip projelendirmedeki taşıyıcı sistemin acemice seçimi ve taşıyıcı çerçeve elemanlarının boyutlandırmasındaki özensizlik neticesinde farklı bölgelerde yapılan bir çok binayı birden riske sokmaktadır. Yatakhane bloğundaki özet görüntüde görülebileceği gibi kolon-kiriş önseçimindeki uygunsuzluk aşikardır. Kirişlerin kısmi konsol olarak çalıştırılmış olması yatay deplasmanın sınırlandırılamamasında önemli bir role sahip olmuştur. Ayrıca kirişlerin kolonlardan çok daha güçlü bir şekilde boyutlandırılması ile mafsallaşmanın kiriş yerine kolonlarda oluşmasına yol açmıştır. Bu durum göçmenin ana etkenleri olarak değerlendirilebilir. 394

10 Şekil 9. Kolon Kiriş Bölgesinde Çözüşme Şekil 10. Çeltiksuyu Yatılı İlk Öğretim Bölge Okulu (YİBO) Yatakhane Bloğu 395

11 KAYNAKLAR 1. BAYINDIRLIK ve İSKAN BAKANLIĞI, Afet bölgelerinde yapılacak yapılar hakkında yönetmelik, Ankara. 2. BAYÜLKE, N., KOCAMAN C., KÖKSAL, T.S., KURAN F., Mayıs 2003 Bingöl Deprem Raporu, Rapor No: , Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi Deprem Mühendisliği Şubesi, Ankara 3. ERKMEN, C., YAMAN, M., ERAVCI, B., AKTAN, T., TEPEUĞUR, E., ÖZDEMİR, F., Mayıs 2003 Bingöl Deprem Raporu, Rapor No: , Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi Sismoloji Şubesi, Ankara 4. DEMİR, H. VE POLAT, Z., Ekim 1983 Erzurum depremi hakkında rapor. İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, İstanbul. 5. ERSOY, U., AKSAN, B., Taşıma gücü hesap yöntemi ve deprem hesabı için temel ilkeler, İnşaat Mühendisleri Odası Diyarbakır Şubesi, Diyarbakır. 6. GÜLKAN, P., SUCUOĞLU, H., Kırsal yapılarda deprem hasarlarının tayini, Deprem Araştırma Bülteni, Ankara, s İMAR ve İSKAN BAKANLIĞI, Eylül 1975 Lice depremi raporu, Ankara. 8. KARAESMEN, E., Öncesiyle sonrasıyla deprem, Atılım Üniversitesi, Ankara. 9. KARAESMEN, ER., KARAESMEN, EN., KARAŞİN, A., KİBAR, A., SELÇUK, S., Mayıs 2003 Bingöl depremi, Türkiye Müteahhitler Birliği, Ankara 10. KARAESMEN, E., ERKAY, C., KİBAR, A., MADENLER, Ö., AKSOYLAR, C., Ağustos 1999 Sakarya depremi üzerine görüşler, İnşaat Mühendisleri Odası Ankara Şubesi, özel sayı, Ankara. 11. KARAŞİN, A., Bingöl depremi ışığında betonarme binaların depremsel davranışına toplu bir bakış, 5. Ulusal-Uluslararası Deprem Mühendisliği Kongresi Sunuşu, İstanbul. 12. KARAŞİN, A., KARAESMEN, E., Mayıs Bingöl depreminde meydana gelen yığma yapı hasarları, Yığma Yapıların Deprem Güvenliğinin Artırılması Çalıştayı, ODTÜ, Ankara. 13. SUCUOĞLU, H., TOKYAY, M., Mart 1992 Erzincan depremi mühendislik raporu, İnşaat Mühendisleri Odası Ankara Şubesi, Ankara. 14. WAKABAYASHİ, M., Design of earthquake-resistant buildings, McGraw-Hill, United States of America. 396