ESKİŞEHİR BİNA ENVANTERİNDE YER ALAN BETONARME BİNALARIN DEPREM PERFORMANSLARININ BİR HIZLI DEĞERLENDİRME YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ

Transkript

1 ESKİŞEHİR BİNA ENVANTERİNDE YER ALAN BETONARME BİNALARIN DEPREM PERFORMANSLARININ BİR HIZLI DEĞERLENDİRME YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ O. Kaplan 1, Y. Güney 2, Y. Özçelikörs 3 ve A. Topçu 3 1 Araştırma Görevlisi, Yer ve Uzay Bilimleri Enstitüsü, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 2 Profesör, Yer ve Uzay Bilimleri Enstitüsü, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 3 Profesör, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Eskişehir onur_kaplan@anadolu.edu.tr ÖZET: Deprem tehdidi altındaki bölgelerde, mevcut yapıların yaşanabilecek büyük bir depremde nasıl performans göstereceği hızlı bir şekilde belirlenmeli ve gerekli önlemler alınmalıdır. Çeşitli fayların etki alanında bulunan ve geçmiş büyük depremlerde zarar görmüş olan Eskişehir de bu bölgelerden biridir. Eskişehir kent merkezinde bulunan binaların deprem performanslarının belirlenmesi ve binalar ile ilgili önemli verilerin kayıt altına alınması amacıyla bina envanteri çalışması gerçekleştirilmiştir. Çalışma 8 mahalleyi kapsayan bir pilot bölgede yürütülmüştür. Konut tipi betonarme binalar irdelenmiştir. Binaların deprem performansları Anadolu Üniversitesi Hızlı Değerlendirme Yöntemi (AURAP) kullanılarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. Depremde can ve mal kayıplarına neden olma ihtimali bakımından; irdelenen binaların %26 sının yüksek risk, %33 ünün orta risk ve %41 inin ise düşük riskli olduğu görülmüştür. AURAP yöntemine göre orta ve yüksek riskli olduğu öngörülen binaların deprem performanslarının; Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2007 (TDY- 2007) de tanımlanan yönteme göre belirlenerek, binalar ile ilgili kararların alınması gerektiği değerlendirilmektedir. ANAHTAR KELİMELER: Deprem performansı, Bina envanteri, Betonarme, Hızlı değerlendirme yöntemi DETERMINATION OF SEISMIC PERFORMANCE OF REINFORCED CONCRETE BUILDINGS IN ESKISEHIR BUILDING INVENTORY WITH A RAPID ASSESSMENT METHOD ABSTRACT: In earthquake-prone regions, the seismic performance of existing buildings have to be assessed rapidly and necessary measures have to be taken. Eskisehir is one of these regions, surrounded by some faults and has been damaged by past major earthquakes. In order to determine the seismic performance of the reinforced concrete buildings in Eskisehir city center and to record important data about the buildings, a building inventory database was established. The study was conducted in a pilot area covering 8 neighborhoods. Residential reinforced concrete buildings were examined. The seismic performance of the buildings were estimated using Anadolu University Rapid Assessment Method (AURAP). In terms of the possibility of causing life and property losses in an earthquake; 26% of the investigated buildings were found to have high risk, 33% to moderate risk and 41% to low risk level. The buildings which their seismic performance is projected as high risk according to AURAP

2 method; should be assessed with the detailed assessment method, defined in Turkish Earthquake Code 2007 and according to results, decision about the buildings should be taken. KEYWORDS: Seismic performance assessment, Building inventory, Reinforced concrete, Rapid assessment method 1.GİRİŞ Türkiye, sismik açıdan son derece aktif bir bölgede bulunmaktadır ve tarih boyunca büyük depremlerle defalarca sarsılmıştır. 17 Ağustos 1999 Kocaeli Depremi (Mw=7.4) Türkiye'de deprem riskinin ne derece büyük olduğunu göstermiştir. Bu deprem, resmi kayıtlara göre 17000'den fazla kişinin hayatını kaybetmesine ve yaklaşık 20 milyar dolarlık ekonomik kayba neden olmuştur (Sezen vd., 2003). Eskişehir de, tarihinde Mw=6.4 büyüklüğünde bir deprem meydana gelmiştir (KOERI, 2017). Eskişehir ovası, alüvyal zemin özelliğine sahiptir. Ayrıca yer altı su seviyesi yüksektir. Bu durum, zeminde sıvılaşma, taşıma gücü kaybı ve büyütme etkisi gibi riskleri beraberinde getirmektedir. Bütün bunlar olası bir depremde kentin büyük yara alabileceğinin işaretleridir. Nitekim 17 Ağustos 1999 Kocaeli Depremi nde depremin odak noktasından yaklaşık 300 km uzakta olmasına rağmen Eskişehir kent merkezinde bulunan Tarhan Apartmanı yıkılarak 33 kişinin hayatını kaybetmesine neden olmuştur. Şekil 1 de Tarhan Apartmanı nın kalıp planı görülmektedir. Tarhan apartmanının kalıp planları incelendiğinde; sürekli çerçeve sayısının yok denecek kadar az olduğu, sistemin çoğunlukla saplama kirişler ile oluşturulduğu, düşey taşıyıcı sistem elemanlarının en kesit boyutlarının yetersiz olduğu ve yeterli sayıda ve doğru yerlerde deprem perdelerinin bulunmadığı görülmüştür. Deprem sonrasında oluşturulan fen heyetinin raporuna göre; 103 adet binada incelemeler yapılmış, 9 adet ağır hasarlı, 17 adet orta hasarlı, 71 adet hafif hasarlı ve 6 adet hasarsız bina tespit edilmiştir. Ağır hasarlı olduğu için boşaltılan ve yıktırılmasına karar verilen Uğur Apartmanı, tarihinde kendiliğinden yıkılmış ve yıkılırken yanında bulunan Mutlu Apartmanı nda da hasara neden olmuştur. Şekil 2 de Uğur Apartmanı için yıkım kararı verilen fen heyeti incelemesi sırasında çekilmiş olan hasar fotoğrafları görülmektedir. Fen heyeti raporları doğrultusunda; kendiliğinden yıkılan Uğur Apartmanına ek olarak ağır hasarlı olduğu değerlendirilen 8 adet binanın yıktırılmasına karar verilmiştir (Çavga, 2012). Kocaeli depreminin Eskişehir de ortaya çıkarmış olduğu tablo incelendiğinde; Eskişehir kent merkezindeki bina stokunun deprem performansı açısından riskli binalar içerdiği ve odak noktası Eskişehir yakınında olabilecek büyük bir depremin sonuçlarının korkutucu olabileceği değerlendirilmektedir. Bu nedenle Eskişehir kent merkezindeki binaların deprem performanslarının hızlıca irdelenerek riskli binaların belirlenmesi ve gerekli tedbirlerin alınması gerekmektedir Çalışmanın amacı, Eskişehir'deki mevcut bina stokunun genel durumunu ortaya koymaktır. Gerçekleştirilen bina envanter çalışması ile kentteki binaların olası bir depreme karşı hali hazırdaki durumu irdelenmiştir. Bu doğrultuda; zemini alüvyon, binaların ve nüfusun yoğun olduğu, kentin en hızlı gelişim gösteren bölgesi olan Tepebaşı Belediyesi'ne bağlı sekiz mahalle pilot bölge olarak seçilmiştir. Şekil 3'de görülmekte olan bu mahallelerde bulunan konut tipi betonarme binalarda incelemeler yapılmıştır. Taşıyıcı sistemi yığma veya çelik olan binalar, çalışma kapsamı dışında tutulmuştur.

3 Şekil 1. Tarhan Apartmanı Normal Kat Kalıp Planı (Ölçeksiz) Şekil 2. Uğur Apartmanı hasar fotoğrafları

4 Şekil 3. Çalışma alanı 1.1. Bina Envanteri Çalışmasının Aşamaları Çalışmada, Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 1997 (TDY-1997) (TDY, 1997) esas alınmış olup yönetmelikte tanımlanan düzensizliklere ek olarak kısa kolon problemi, güçlü kiriş- zayıf kolon problemi, köşe kolon problemi, yetersiz deprem derzi, çerçeve süreksizliği gibi kusurlar göz önünde bulundurulmuştur. TDY-1997 nin esas alınması, pilot bölgedeki binaların genelde eski olmasından ve TDY nin bir dönüm noktası olarak kabul edilmesinden kaynaklanmaktadır. Binaların deprem performansları, bir hızlı değerlendirme yöntemi olan Anadolu Üniversitesi Hızlı Değerlendirme Yöntemi (AURAP) kullanılarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. AURAP yöntemi, Hızlı Durum Tespit Yöntemi (DURTES) (Temür, 2006) yönteminin temelleri üzerinde kurulmuş ve geliştirilmiştir. Bina envanteri oluşturma çalışması iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada pilot bölge kapsamındaki binaların mimari ve statik-betonarme projeleri Eskişehir Tepebaşı Belediyesi'nden temin edilerek incelenmiştir. İkinci aşamada pilot bölge içerisinde bulunan binalara gidilerek konut olarak kullanılmayan bodrum katlarında incelemelerde bulunulmuştur. Yerinde incelemeler için ortalama dakika ayrılarak hızlı bir değerlendirme yöntemi benimsenmiştir. Proje ve bina inceleme çalışmaları eş zamanlı olarak yürütülmüştür Verilerin Değerlendirilmesi Çalışma alanındaki betonarme binaların tamamı incelenememiştir. Bu durumun nedeni, bina sahiplerinin bazılarının, araştırma ekibinin binalara girerek veri toplamasına izin vermemesidir. Ayrıca bazı binaların projeleri de Tepebaşı Belediyesi arşivinde bulunamamıştır. AURAP yönteminin uygulanabilmesi için irdelenecek olan binanın projesinin bulunması bir zorunluluk değildir ve bina sahiplerinden izin alınarak girilebilen 709 adet binada gerekli incelemeler yapılmıştır. Ancak bu çalışmada; hem projesi bulunan hem de binaya girilerek inceleme yapılabilen 310 adet binaya ait veriler değerlendirilmiştir.

5 2. BİNALARIN DEPREM PERFORMANSININ TAHMİN EDİLMESİ Çalışma alanı içindeki 310 adet binanın deprem performansları, Anadolu Üniversitesi Hızlı Değerlendirme Yöntemi (AURAP) kullanılarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. AURAP yöntemi, iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada; eşdeğer deprem yükü yöntemi ile binaya etkiyecek olan deprem kuvveti (V b) ve binanın düşey taşıyıcı sistem elemanlarının en kesit boyutları ve beton sınıfı kullanılarak deprem kuvveti karşılama kapasitesi (V c) yaklaşık olarak hesaplanmaya çalışılır. Binaya etkiyen deprem kuvvetinin ne kadarının karşılanabileceğini ifade eden Yapısal Emniyet Faktörü (YEF) Denklem (2.1) ile bulunur. YEF = V c /V b (2.1) İkinci aşama; Göreceli Bina Puanı (GBP) nın hesaplanmasıdır. Bu aşamada, binaya başlangıçta 100 puan verilir ve bu puan binada bulunan yapısal kusurlar (kısa kolon problemi, güçlü kiriş- zayıf kolon problemi, köşe kolon problemi, yetersiz deprem derzi, çerçeve süreksizliği vb.) ve TDY-1997 de tanımlanan düzensizliklerin her biri için tanımlanan 0 dan büyük 1 den küçük ceza puanları ile çarpılarak Göreceli Bina Puanı hesaplanır (Denk. 2.2). N GBP = 100 i=1 P i (2.2) AURAP yönteminde son olarak bina ile ilgili nihai kararın verilebilmesi için Yapısal Emniyet Faktörü (YEF) ile Göreceli Bina Puanı (GBP) çarpılarak Bina Sonuç Puanı (BSP) bulunur (Denk. 2.3). BSP = YEF GBP (2.3) Bina Sonuç Puanı (BSP) bulunduktan sonra, bina performansı ile ilgili karar Şekil 4 teki skalaya göre verilmektedir. Puan Performans Seviyesi Düşük Risk Orta Risk Yüksek Risk Şekil 4. AURAP yöntemi bina performans seviyeleri BSP, 50 puanın altında ise binanın sismik risk seviyesi yüksek, 50 veya 50 ve 150 arasında ise orta ve 150 ye eşit veya 150 puanın üstünde ise risk seviyesinin düşük olduğu değerlendirilmektedir. Binada hiçbir düzensizlik ve yapısal kusur yoksa (GBP=100) ve binanın deprem kuvveti karşılama kapasitesi de deprem kuvvetinden %50 daha fazla ise (YEF=1.5) binanın sismik risk seviyesi düşük kabul edilmektedir. Binanın deprem kuvveti karşılama kapasitesi, binaya etki edeceği tahmin edilen deprem kuvvetinin yarısından az ise (YEF<0.5) binanın sismik risk

6 seviyesinin yüksek olduğu değerlendirilmektedir. AURAP yöntemine göre, orta veya yüksek risk düzeyine sahip olduğu düşünülen binaların daha ayrıntılı bir değerlendirme yöntemi ile irdelenmesi ve gerekli kararların (güçlendirme ya da yıkım) verilmesi gerekmektedir. AURAP yönteminde, binaya etkiyecek olan deprem kuvveti (V b) ve binanın deprem kuvveti karşılama kapasitesi (V c) nin hesabı, göreceli bina puanı (GBP) bulunurken kullanılan yapısal kusurlar ve düzensizlikler ile bunlara ait ceza puanları gibi AURAP yöntemi ile ilgili daha detaylı bilgi (Kaplan vd., 2017) de bulunmaktadır. 3. SONUÇLAR Çalışmada, Türkiye'nin deprem yönünden riskli kentlerinden biri olan Eskişehir kent merkezinde bulunan 310 adet konut tipi betonarme binanın deprem performansları Anadolu Üniversitesi Hızlı Değerlendirme Yöntemi (AURAP) kullanılarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. Binaların risk dağılımlarını gösteren grafik Şekil 5 te görülmektedir. 41% 26% 33% Yüksek Risk Orta Risk Düşük Risk Şekil 5. Eskişehir bina envanterindeki 310 adet binanın risk dağılımı Depremde can ve mal kayıplarına neden olma ihtimali bakımından; irdelenen binaların %26 sının yüksek risk, %33 ünün orta risk ve %41 inin ise düşük riskli olduğu öngörülmüştür. AURAP yöntemine göre orta ve yüksek riskli olduğu öngörülen binaların deprem performanslarının; Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2007 de (TDY, 2007) tanımlanan yönteme göre belirlenerek, binalar ile ilgili nihai kararların alınması gerektiği değerlendirilmektedir. TEŞEKKÜR Bu çalışma, Anadolu Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Komisyonu tarafından No lu Bilimsel Araştırma Projesi olarak desteklenmiştir. KAYNAKLAR Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık Bakanlığı, 1997

7 Çavga, B. (2012). Eskişehir de 1999 Yılındaki Depremlerde Hasar Alan, Yıkılan ve Ağır Hasar Alıp Yıktırılan Yapıların İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Eskişehir. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, 2007 Kaplan, O., Guney, Y., Topcu, A. and Ozcelikors, Y. (2017). A rapid seismic safety assessment method for midrise reinforced concrete buildings. Bulletin of Earthquake Engineering, Sezen, H., Whittaker, A.S., Elwood, K.J. and Mosalam, K.M. (2003). Performance of reinforced concrete buildings during the August Kocaeli, Turkey earthquake, and seismic design and construction practice in Turkey. Engineering Structures 25, pp Temür, R. (2006). Hızlı Durum Tespit (DURTES) Yöntemi ve Bilgisayar Programının Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul. (2017)