Transkript

1 YÜKSEK GÜVENLİ KÜÇÜKÇEKMECE YEREL UYGULAMA KAPASİTELERİNİN YENİLİKÇİ MÜHENDİSLİK TEKNİKLERİ ve ALTERNATİF MODELLERLE ARTIRILMASI PROJESİ Bağdat Cad. Balçiçeği Sok. Dilek Apt. No: 3/5 Suadiye İSTANBUL T: F: Bu doküman, İstanbul Kalkınma Ajansı nın desteklediği Yüksek Güvenli Küçükçekmece Yerel Uygulama Kapasitelerinin Yenilikçi Mühendislik Teknikleri Ve Alternatif Modellerle Artırılması Projesi kapsamında hazırlanmıştır. İçerik ile ilgili tek sorumluluk Uluslararası Mavi Hilal İnsani Yardım ve Kalkınma Vakfı na ait olup İSTKA veya Kalkınma Bakanlığı nın görüşlerini yansıtmamaktadır.

2 YÜKSEK GÜVENLİ KÜÇÜKÇEKMECE YEREL UYGULAMA KAPASİTELERİNİN YENİLİKÇİ MÜHENDİSLİK TEKNİKLERİ ve ALTERNATİF MODELLERLE ARTIRILMASI PROJESİ İstanbul Kalkınma Ajansı tarafından TR10/14/AFK/0011 referans numaralı Afetlere Hazırlık Mali Destek Programı çerçevesinde yürütülmektedir. Bu eğitim raporu çalışması İstanbul Kalkınma Ajansının Yüksek Güvenli Küçükçekmece Yerel Uygulama Kapasitelerinin Yenilikçi Mühendislik Teknikleri ve Alternatif Modellerle Artırılması Projesi kapsamında hazırlanmıştır. İçerik ile ilgili tek sorumluluk Uluslararası Mavi Hilal İnsani Yardım ve Kalkınma Vakfı na ait olup İstanbul Kalkınma Ajansı nın veya Kalkınma Bakanlığının görüşlerini yansıtmamaktadır. Kasım, 2014

3 İÇİNDEKİLER ŞEKİL LİSTESİ... ii TABLO LİSTESİ... iii GENEL PROJE BİLGİLERİ... 4 ÖNSÖZ VE GEREKÇELENDİRME... 4 K70 HIZLI YAPI ÖLÇER PROGRAMININ TANITIMI... 5 K70 YÖNTEMİNİN ESASLARI... 6 ŞEKİL 1. ÖRNEK BİNA ZEMİN KAT PLANI... 6 KRİTİK KAT SEÇİMİ... 6 C A -EN KESİT ALANI ENDEKSİ BİLEŞKESİ... 6 A EF,X = A C + A SX + (E M /E C )A WX... 6 C I ATALET MOMENTİ ENDEKSİ BİLEŞKESİ... 7 P 0 TAŞIYICI SİSTEM PUANI... 8 P 1 TEMEL YAPISAL PUANI... 9 P 2 KISA KOLON PUANI... 9 P 3 YUMUŞAK KAT VE ZAYIF KAT PUANI P 4 ÇIKMALAR VE ÇERÇEVE SÜREKSİZLİĞİ PUANI P 5 ÇARPIŞMA PUANI P 6 SIVILAŞMA POTANSİYELİ PUANI P - SONUÇ PUANI ÖRNEK BİNALAR ÜZERİNDE KALİBRASYON MEVCUT YÖNTEMLERLE KARŞILAŞTIRMA K70 YAZILIMININ KULLANIMI KAYNAKÇA i

4 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1: Sistem Senaryosu... 5 Şekil 2: Ağır Çıkmalar ve Oluşturulan Çerçeve Süreksizlikleri Şekil 3: β Katsayısının Değişimi Şekil 4: Farklı Hasar Gruplarındaki 311 Bina için Karşılaştırmalı Sonuçlar Şekil 5: K70 uygulama senaryosu ii

5 TABLO LİSTESİ Tablo 1: Yapısal Düzensizlik Katsayıları (fi)... 8 Tablo 2: P2 Kısa Kolon Puanlama Matrisi... 9 Tablo 3: P4 Çıkmalar ve Çerçeve Süreksizliği Puanı Tablo 4: P5 Çarpışma Puanı Matrisi Tablo 5: P6 Sıvılaşma Potansiyeli Puanları ve P7 Toprak Hareketleri Puanı Tablo 6: Çeşitli Puanlar İçin Ağırlık Oranları iii

6 1 GENEL PROJE BİLGİLERİ 1.1 Önsöz ve Gerekçelendirme Afetler toplumsal yaşamı ve kurumsal yapıyı derinden etkileyen olaylardır. Gerek doğal kaynaklı olsun, gerekse insan kaynaklı olsun, afet olayları bireyleri, eşyayı ve doğayı etkileyebilmekte, yıkımlara yol açabilmektedir. Toplumların afetle karşılaşma riski ve tehlikesi altında olmaları, afetsiz bir yaşamın mümkün olmaması toplumların afetlerle birlikte yaşama dirençlerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. İstanbul hızlı gelişime, yapılaşması, nüfus artışı ve bunların beraberinde getirdiği tüm sorunlarla birlikte deprem, sel, seylap, su baskınları gibi doğal afetler ve ulaşım hatlarında kazalar, kimyasal madde kirliliği, yangın, patlama gibi doğal olmayan afetler yoğun şekilde maruz kalan şehirdir. Küçükçekmece ve yakın çevresinin İstanbul metropoliten alanı içinde farklı özellikleri ile önemli bir yeri vardır. Yüksek Güvenli Küçükçekmece Yerel Uygulama Kapasitelerinin Yenilikçi Mühendislik Teknikleri, Alternatif Modellerle Artırılması Projesi Yaşam ve mekan kalitesi yüksek güvenli İstanbul şehri yaratılmasına hizmet ederek, afet yönetim sisteminin etkinleştirilerek afetlerin yıkıcı etkilerinin azaltılması ancak bu olgu ve kültür bilincinin toplumda yer bulabilmesi amacıyla hazırlanmıştır. Projenin Genel ve Özel Amaçları: - Genel Amaç: Küçükçekmece İlçesinde yüksek güvenli, etkin risk azaltma yöntemlerinin pekiştirilmesi yönünde meslek gruplarının ve sivil toplum örgütlenmelerinin kurumsal kapasitelerinin yenilikçi mühendislik teknikleri, alternatif model ve uygulamalar yoluyla artırılmasıdır. Özel Amaçlar ÖA1: Küçükçekmece Belediyesi, Yerel Yönetimleri ve Sivil Örgütlenmeler işbirliğinde ilçede afet riski azaltma başlığında mesleğe bağlı yerel uygulayıcıların yenilikçi mühendislik teknikleri ile kapasitelerini artırmak ve sivil toplum bazlı yeni risk ölçüm modelleri yaratmak. ÖA2: Küçükçekmece Belediyesi, Yerel Yönetimleri ve Sivil Örgütlenmeler işbirliğinde ilçede yerel kapasitenin artırılmasına olanak tanıyacak mobil düzende alternatif eğitim metotlarının (gezici afet eğitim tırı ve uygulamaları) geliştirilmesi. ÖA3: Küçükçekmece İlçesinde risk azaltma afet yönetimi prensiplerine dayalı engelli ve dezavantajlı grupların özel ihtiyaçlarına yönelik meslek gruplarının ve aynı zamanda engelli ailelerine yönelik mobil düzende alternatif kapasite artırma metotların (gezici afet eğitim tırı eşliğinde uygulamalı eğitimler) geliştirilmesi ve ilgili eğitimlerin düzenlenmesi. Proje kapsamında beklenen sonuçlar havzada yenilikçi mühendislik teknikleri uygulanarak afetlere karşı önleyici, zarar azaltıcı sürdürülebilir yerel kurumsal kapasitenin artırılması, bu yönde bir yazılım üzerinden yapı stoğu risk kontrol sistematiğinin oluşturulması, bu yönde pratik manuellerin hazırlanması; Havzada afet yönetimi ve risk azaltma tekniklerine ilişkin kurumsal kapasitenin artırılması eğitimlerinin düzenlenmesi; Havzada yüksek güvenli yaşam ve mekan kalitesinin artırılması yönünde alternatif model mobil düzende (gezici afet eğitim tırı) eğitim hizmetlerinin sağlanması; Havzada alternatif model mobil düzende engelli ve dezavantajlı ailelere yerinde ulaşarak alternatif bir yaklaşımla bu yönde ki hizmetlere erişimin artırılması; Havzada alternatif uygulamalarla afet yönetimi ve risk azaltma başlığı altında gönüllü örgütlenmelerin yerel müdahale kapasitelerinin artırılması; toplumda (hizmet uygulayıcıları ve sivil vatandaşlar) dezavantajlılar, sürekli bakıma muhtaçlar, engellilerin afet gibi sıra dışı durumlarda ihtiyaçlarına yönelik farkındalık yaratılması, bilinç düzeyinin artırılmasıdır. ULUSLARARASI MAVİ HİLAL İNSANİ YARDIM ve KALKINMA VAKFI Dr.Kubilay KAPTAN Teknik Süpervizör Nalan ÜKER Program Direktörü Hazırlayanlar: Müh. Onur YILMAZ Müh. Uygar ÜKER 4

7 2 K70 HIZLI YAPI ÖLÇER PROGRAMININ TANITIMI K70 hızlı yapı ölçer sistemi web tabanlı taslak ölçüm ve K70 hesaplaması olarak iki farklı yöntemle yapılmaktadır. Web tabanlı ölçüm, vatandaşın yapıyı göz muayenesi ile birkaç soruya cevap vermesinden oluşmaktadır. Bu ölçüm sonucu K70 yazılımına da düşecektir. K70 hesaplaması net sonucu veren ölçümü yapacaktır. Web tabanlı taslak ölçüm sayfasının özellikleri; Güncel ve dinamik bir yazılım dili ile kodlama, Basit ve kolay arayüz tasarımı, K70 sistemi ile bağlantı, 20 soruluk anket ile yapı göz muayenesi, Analizin değerlerinin hesaplanması ve belediyeye geri bildirim, Yapı kimlik numarası, Yetkililerle iletişim. K70 yazılımının içerisinde bulunduracağı özellikler; Güncel ve dinamik bir yazılım dili ile kodlama, Kullanıcı girişleriyle güvenli geçişler, Kullanıcı yetkileri, Yapı analiz giriş formları, Her yapıya özel yapı kimlik numarası, Mühendislik hesaplama arayüzleri, Mühendislik hesaplamalarda kullanılacak dönüşüm modülleri, Hesap makinesi geçişleri, Raporlama, Web bağlantısı ve başvuruları takip etme, Yardım masası, Hata ve geri bildirimler. Şekil 1 Sistem Senaryosu 5

8 3 K70 YÖNTEMİNİN ESASLARI Önerilen hızlı değerlendirme yönteminde binanın P sonuç puanını hesaplayabilmek için öncelikle söz konusu binanın P 1, P 2,..., P 7 olmak üzere 7 ayrı göçme riskini temsil eden 7 farklı değerlendirme puanı hesaplanır. Bu risklerin birbirleri ile etkileşime girip girmediklerini y b a x Şekil 1. Örnek bina zemin kat planı saptamak için her P i puanı için belirlenen ağırlık çarpanı da dikkate alınarak P w ağırlıklı ortalama puan hesaplanır. Daha sonra, P i puanlarının en küçüğü olan P min puanı için P w ağırlıklı ortalama puanına bağlı olarak P i göçme kriterlerinin birbirleri ile etkileşimini temsil eden bir β çarpanı bulunur. Ayrıca, binanın önem derecesini, bölgenin depremsellik derecesini, binanın hareketli yük katsayısını ve binanın oturduğu arazinin topografyasını temsil eden bir α çarpanı ile düzeltme yapılır. Elde edilen P sonuç performans puanının değerine göre söz konusu binanın yıkılma potansiyeli olup olmadığı konusunda bilgi edinilir. Kritik Kat Seçimi Söz konusu binanın zemin kat taban alanı, kenarları a ve b olan bir dikdörtgen içine oturtularak binanın A e efektif kat alanı bulunur (A e = a b ) (Şekil 1). Daha sonra, en fazla hasar potansiyeli olan bir kritik kat seçilir. Kritik kat genellikle binanın zemin katıdır. Binada bodrum katın hiç istinat perdesi bulundurmaması durumunda, kritik kat bir bodrum kat olabilir. Hangi katın kritik kat olduğundan şüpheye düşüldüğü durumlarda, hesapların şüphe duyulan her kat için yapılması ve en olumsuz puanın binanın performans puanı olarak kabul edilmesi doğru bir yaklaşım olacaktır. C A -En kesit Alanı Endeksi Bileşkesi Önce kritik katta bulunan kolon, perde ve dolgu duvarların en kesit alanları ve atalet momentleri ve daha sonra alan ve atalet momenti endeksleri hesaplanır. Alan endeksi, kolon, perde ve dolgu duvar alanlarının efektif kat alanına oranı olarak tarif edilir. Elbette bu oran, elemanların her iki yöndeki etkili kesme alanlarına dayandığı için, binanın oturtulduğu kartezyen sisteminde kabul edilen x ve y yönleri için farklı sonuçlar verecektir. Alan endeksleri C Ax ve C Ay aşağıdaki şekilde hesaplanır: C Ax =2(10 5 ) A ef,x / A e (1) C Ay =2(10 5 ) A ef,y / A e (2) A ef,x = A c + A sx + (E m /E c )A wx (3) A ef,y = A c + A sy + (E m /E c )A wy 6

9 Burada; A c A sx A wx : Kritik kattaki kolon en kesit alanları toplamı, : Kritik kattaki betonarme perde duvarların en kesit alanları toplamı, : Kritik kattaki dolgu duvarlarının en kesit alanları toplamı, E m /E c : Dolgu duvarı elastisite modülünün beton elastisite modülüne oranı =0.15. Bu alan endekslerinin küçüğüne minimum, büyüğüne maksimum bileşen gözü ile bakılarak C A Alan Endeksi Bileşkesi için ağırlıklı bir ortalama endeks hesaplanır (Denk 4,5). C A,min = min (C Ax,C Ay ) C A,max = maks (C Ax,C Ay ) (4) C 0.50C 2 C A A,min A,max (5) C I Atalet Momenti Endeksi Bileşkesi Her iki yöndeki atalet momenti endeksleri ve bunların bileşkeleri olan C I Atalet Momenti Endeksi Bileşkesi aşağıdaki şekilde hesaplanır: CIx 2(10 )( Ief,x / I x ) (6) CIy 2(10 )( Ief,y / I y ) (7) I x =a 3 b / 12 ; I y =ab 3 /12 (8) I ef,x = I cx + I sx + (E m /E c ) I wx I ef,y = I cy + I sy + (E m /E c ) I wy (9) C I,min = min (C Ix,C Iy ) C I,max = maks (C Ix,C Iy ) (10) CI C 0.50C 2 I,min I,max (11) Burada ; I x,vei y I cx vei cy I sx vei sy I wx vei wy C I : Bina taban alanını içine alan dikdörtgenin x ve y yönündeki atalet momentleri, : Kritik kat kolonlarının x ve y yönüne göre atalet momentleri toplamı, : Kritik kat perdelerinin x ve y yönüne göre atalet momentleri toplamı, : Kritik kat dolgu duvarlarının x ve y yönüne göre atalet momentleri toplamı, : Atalet momenti endeksinin bileşkesini göstermektedir. 7

10 C A ve C I alan ve ataletmomenti endekslerinin bileşkeleri, depremin binanın zayıf yönüne 30 o açı ile geldiği yaklaşımına dayanılarak hesaplanmaktadır. P 0 Taşıyıcı Sistem Puanı Binanın taşıyıcı sistem özelliklerini yansıtan P 0 puanı aşağıdaki formülden hesaplanır: P 0 = ( C A + C I )/ h 0 (12) Burada h 0 binayüksekliği ile ilgili bir düzeltme çarpanıdır. h 0 çarpanı, H=bina toplam yüksekliğine bağlı olarak Denklem (13) de verilmiştir: h 0 = 0.6 H H 13.4 (13) Bu formül 3m yükseklikte tek katlı bir binada h 0 =100 değerini, 15m yükseklikte 5 katlı bir binadah 0 = 446 ve 30m yükseklikte 10 katlı bir binada h 0 =635 değerini vermektedir. Bu çalışma için yazılan bir program ile, farklı yüksekliklerde ve farklı tasarım girdilerine sahip 27 bin civarında bina üretilerek sonuçlar regresyon analizine tabi tutulmuş ve Denklem (13) elde edilmiştir (En küçük kareler regresyon katsayısı R 2 =0.40 tır). Tablo 1: Yapısal Düzensizlik Katsayıları (fi) Katsay ı Tanım Risk Seviyesi Yüksek Az Yok f 1 Burulma Düzensizliği f 2 Döşeme Süreksizliği f 3 Düşey Doğrultuda Süreksizlik f 4 Kütle Düzensizliği f 5 Korozyon Mevcudiyeti f 6 Ağır Cephe Elemanları Asma Kat Mevcudiyeti f 7 (γ=asma kat / Kat alanı) γ <γ < 0.25 γ =0 f 8 Katlarda Seviye Farkı veya Kısmi Bodrum f 9 Beton Kalitesi (1) f 9 = (f c / 20 ) 0.5 f 10 Zayıf Kolon-Kuvvetli Kiriş (2) f 10 = [ (I x + I y ) / 2 I b ] f 11 Etriye Sıklığı (3) f 11 = 0.60 (10 / s) f 12 Zemin Sınıfı 0.90 (Z4 için) 0.95 (Z3 için) 1.00 (Z2, Z1 için) 8

11 f 13 Temel Tipi (Tekil temel) 0.95 (Sürekli temel) 1.00 f 14 Temel Derinliği 0.90 (1m den az) 0.95 (1 4m arası) 1.00 (4mden fazla) (1) f c, binanınmpa cinsinden beton kalitesidir. (2) I x, I y değerleri, kritik kat kolonlarının ortalama boyutlarından elde edilen temsili kolonun atalet momenti, I b değeri ise, yine kritik katta en çok tekrar eden kirişin atalet momentidir. (3) s, cm cinsinden sarılma bölgesindeki etriye aralığıdır. P 1 Temel Yapısal Puanı Yapısal düzensizlik katsayıları olan f i katsayılarının tanımları ve aldıkları değerler Tablo 1 de verilmiştir. Bu değerlerin P 0 puanı ile arka arkaya çarpılması sureti ile P 1 puanı aşağıdaki şekilde elde edilir: P 2 Kısa Kolon Puanı 14 1 P0 fi i 1 P (14) Kısa kolon tabiri ile, boyu bulunduğu kattaki diğer kolonların boylarından daha az olan ve gevrek kayma kırılmasına maruz kalması beklenen kolonlar kastedilmektedir. FEMA 154 (1988); Gülkan ve Yakut, (1994); Sucuoğlu ve Yazgan, (2003) gibi daha önceki çalışmalarda bina performans puanı hesaplanırken, kısa kolon faktörü göz önüne alınmıştır. Ancak, kısa kolon varlığının tespiti yanında kısa kolon boyunun kat yüksekliğine oranının (yani basit anlatımla kolonun ne kadar kısa olduğunun) ve katta ne oranda bulunduklarının saptanması da önemlidir. Bu bilgilere dayanılarak hesaplanan P 2 Kısa Kolon Puanının puanlama sistemi Tablo 2 de sunulmuştur. Tablo 2: P2 Kısa Kolon Puanlama Matrisi Kısa Kolonların Bulunma Oranı Az (%5 den az) Bazı (%5 -%15) Fazla (%15-%30) Çok Fazla (%30 dan fazla) Kısa Kolon boyu / Kat Yüksekliği ( )h ( )h ( )h ( )h

12 P 3 Yumuşak Kat ve Zayıf Kat Puanı Giriş katında kat yüksekliğinin çeşitli amaçlarla normalden yüksek tutulması ve/veya bina yatay dayanımına katkısı oldukça fazla olan yığma dolgu duvarlarının giriş katında bulunmaması gibi nedenlerle giriş katları zayıf hale getirilmekte ve hasarın odak noktası olmaktadır. Bu zayıflığı ifade eden P 3 Yumuşak kat ve Zayıf kat Puanı : P 3 = 100 [ r a r r ( h i+i / h i ) 3 ] 0.60 (15) denklemi ile ifade edilmektedir. Burada hi ve h i+1 kritik kat ve bir üst katın yüksekliklerini göstermekte olup, kritik katın göreceli yatay yer değiştirmesini temsilen eklenmiştir. Parantezin 0.60 ıncı kuvvetini almak suretiyle P 3 puanı 0 ila 100 arasında değişen mantıksal bir değere oturmaktadır. Denklem (16) ve (17) ifadeleriyle verilen r a ve r r kritik kat ve bir üstündeki katın kolon, perde ve dolgu duvarlarının efektif alan ve efektif atalet momenti cinsinden birbirlerine oranlarını göstermektedir: r a ve r değerleri x ve y yönleri için ayrı ayrı bulunur ve ortalamaları alınır. Burada A ef ve I ef değerleri Denklem (3) ve (9) yardımı ile bulunabilir P 4 Çıkmalar ve Çerçeve Süreksizliği Puanı r a = (A ef,i / A ef,i+1 ) 1 (16) r r = ( I ef,i / I ef,i+1 ) 1 (17) Ülkemizde çok yaygın olarak kullanılan, giriş katın üstündeki ağır çıkmalar hem binada kütle düzensizliğine ve deprem moment kolunun yukarılara taşınmasına neden olmakta, hem de dış cephe kolonları arasındaki kiriş akslarının ötelenmesi yolu ile çerçeve süreksizliği oluşturmaktadır (Şekil 3). Bal ve Özdemir (2006a) tarafından yapılan çalışmada bu tip düzensizliğin binalarda % 4 ila % 54 arasında dayanım kaybına sebebiyet verdiği saptanmıştır. Binadaki çıkmalar ve bu nedenle oluşturulan çerçeve süreksizliği puanı, P 4, Tablo 3 den alınmaktadır. P 5 Çarpışma Puanı Bitişik nizam iki binanın çarpışma riskini temsil eden P 5 Çarpışma Puanı Tablo 4 den alınabilir. Yapılan çalışmalarda, özellikle bitişik bina dizisinin en sonundaki binanın çok riskli olduğu saptanmıştır. Ayrıca, enerjinin korunması prensibi nedeniyle, geçmiş depremlerden de görüleceği üzere birbirine bitişik olan, ama gerek yükseklikleri ve gerekse ağırlıkları sebebi ile farklı periyotlara sahip olan binaların da yüksek risk taşıdıkları saptanmıştır (Anonymous, 1985, Athanassiadou, 1994, Tezcan 1996). Bitişik iki binanın plandaki ağırlık merkezlerini birleştiren çizgi, iki binanın çarpışacağı ortak çizginin ortasından geçiyorsa, buna merkezi çarpışma, geçmiyorsa dış merkezli çarpışma denir. Tablo 3: P4 Çıkmalar ve Çerçeve Süreksizliği Puanı Çıkmanın Bulunma Oranı Çerçeve Kirişleri Tek Cephe İki Cephe Üç-Dört Cephe Var Yok

13 P 6 Sıvılaşma Potansiyeli Puanı Sıvılaşma potansiyeli puanları yeraltı su seviyesine (YASS) göre Tablo 5 te verilmiştir. Herhangi bir bölgede hızlı veya daha ayrıntılı değerlendirmeye gidilmeden önce zemin özelliklerinin saptanması zorunludur. Sıvılaşma potansiyeli çeşitli zemin parametrelerine bağlı olarak az, orta ve yüksek olarak tayin edilmelidir. Sıvılaşma potansiyelinin nasıl tayin edileceği Youdv.d. (2001)ve Tezcan v.d. (2004) tarafından ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. Sıvılaşma potansiyeli olmayan zeminlerde P 6 =100 alınır. P 7 Toprak Hareketleri Puanı Çeşitli toprak hareketleri için puanlama matrisi Tablo 6 da verilmiştir. Bu tabloya girebilmek için, her şeyden önce zemin parametrelerinin tayin edilmesi ve bu parametrelerin ışığında a) büyük oturmalar (Şekil 2d), b) yanal dağılma, c) heyelan ve d) istinat duvarı göçmesi gibi 4 ayrı cins zemin hareketinden herhangi birinin olup olamayacağı saptanmalıdır.herhangi bir toprak hareketi ihtimali saptanmışsa yeraltı su seviyesine (YASS) göre, Tablo 6 dan uygun P 7 puanı seçilir. Şekil 2: Ağır Çıkmalar ve Oluşturulan Çerçeve Süreksizlikleri Tablo 4: P5 Çarpışma Puanı Matrisi Çarpışma Türü Aynı Seviyede Döşeme Merkezi Çarpışma Farklı Seviyede Döşeme Dış Merkezli Çarpışma Aynı seviyede Döşeme Farklı Seviyede Döşeme Birbirine bitişik binalarda uç bina Bir bina diğerinden daha rijit ve/veya ağır Alçak bina ile yüksek bina komşu Binalar aynı yükseklikte

14 Tablo 5: P6 Sıvılaşma Potansiyeli Puanları ve P7 Toprak Hareketleri Puanı YASS Hesaplanan Sıvılaşma Potansiyeli Zemin Sınıfı YASS (m) P 7 - Puanı Az Orta Yüksek > 10 m Z 1, Z m Z 3 YASS 25 m YASS> < 2.0 m Z 4 YASS 10 YASS> α Düzeltme Çarpanı Çeşitli göçme kriterlerini temsil eden P i puanları arasından seçilecek P min minimum puanının binanın ve yörenin özelliklerine göre ayrıca bir α çarpanı ile düzeltilmesi gerekmektedir. α çarpanı; bina önem katsayısı I, deprem bölgesine göre tayin edilen efektif ivme katsayısı A 0, hareketli yük çarpanı n ve tomografik konum katsayısı t göz önüne alınarak Denklem (18) yardımı ile hesaplanır; α =(1 / I )(1.4 - A 0 ) [ 1/(0.4n+0.88)] t (18) Topoğrafik t katsayısının nominal değeri t =1.0 dir. Bu katsayı, incelenen binanın bir tepenin üstüne kurulu olması durumunda t = 0.7 ve dik bir yamaçta kurulu olması durumunda ise t= 0.85 değerini almaktadır. Bu katsayının belirlenmesinde, özellikle 1985 Şili depremi sonrası USGS tarafından Canal Beagle bölgesinde yapılan artçı depremlere bağlı ölçümler büyük rol oynamıştır. Birbirinin tamamen aynı inşa edilen bloklardan bir tepe üstünde sıralananların aşağı düzlükte bulunanlara oranla daha fazla hasar aldığı tespit edilmiştir (Sholtis ve Stewart, 1999 ve Çelebi, 1987). Ancak, Şili depremi sonrası bir bölgede elde edilen sonuçların her türlü topoğrafik etki için kullanılamayacağı açıktır. Ayrıca, topoğrafik büyütmenin frekansa bağlı olması, yapılan ölçümlerin artçı kayıtlar olması gibi daha birçok belirsizlik topoğrafik etki parametresini oldukça karmaşıklaştırmaktadır. Fakat, yukarıda bahsedilen yayınlardaki topoğrafik etkinin en azından niteliksel tarifi K70 yöntemine de ışık tutmuştur. β Düzeltme Çarpanı Binanın sonuç performans puanı daha önce hesaplanan 7 adet P i puanın ağırlıklı olarak birbirleri ile etkileşimleri yolu ile belirlenmektedir. Bunun için önce P i puanları içinden P min minimum puanı saptanır ve ağırlık katsayısı olarak w = 4 ile çarpılır. Diğer P i puanları Tablo 7 de verilen ağırlık puanları ile çarpılarak Denklem (19) yardımı ile ağırlıklı ortalama puanı P w saptanır. Ağırlıklı ortalama puanı P w kullanılarak Şekil 4 yardımı ile bir β Düzeltme çarpanı elde edilir. P w = Σ ( w i P i ) / Σw i (19) 12

15 1.00 C 0.70 A B =1.00 =0.70 = P w Şekil 3: Katsayısının Değişimi P w P w Tablo 6: Çeşitli Puanlar İçin Ağırlık Oranları P - Sonuç Puanı Ağırlık Puanı P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P min w Yukarıda hesaplanan α ve β çarpanları yardımı ile binanın performansını belirleyen P sonuç puanı: P = α β P min (20) şeklinde hesaplanır. Burada P min birbirinden bağımsız olarak hesaplanan ve yukarda ayrıntıları ile açıklanan 7 adet P i değerlendirme puanı arasından en küçüğüdür. Örnek Binalar Üzerinde Kalibrasyon K70 yöntemi, 1967 ile 2003 yılları arasında Türkiye nin çeşitli illerinde meydana gelen depremlere maruz kalmış 289 adet gerçek bina ve 1998 Türkiye Deprem Yönetmeliği ne göre tasarlanmış 22 adet yeni bina olmak üzere toplam 311 bina üzerinde test edilmiştir. 289 binadan 17 si geçmiş depremlerde tamamen yıkılarak can kaybına sebebiyet vermiştir. Göçmeyen binalardan 27 si ağır hasarlı, 206 sı orta hasarlı, 20 si hafif hasarlı ve 19 u da hasarsız olarak nitelendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar Şekil 5 de gösterilmiştir. Görülüyor ki, K70 Yöntemi göçen 17 binadan hepsini P=27 puanın altında ve tümünü % 98 doğruluk oranı ile göçecek nitelikte değerlendirmiştir. 13

16 P25 Puanı Yıkık Orta Hasarlı (Kocaeli, Bingöl, Afyon) Az Hasarlı Yeni Bina Ağır Hasarlı Orta Hasarlı (Adana) Hasarsız Sınır Şekil 4: Farklı Hasar Gruplarındaki 311 Bina için Karşılaştırmalı Sonuçlar 4 MEVCUT YÖNTEMLERLE KARŞILAŞTIRMA Önerilen K70 yönteminin uygulamada kullanılan diğer yöntemlerden en önemli farklarından biri dolgu duvarlarının katılımıdır. Yukarıda atıf yapılan yöntemlerin bir kısmı dolgu duvarlarını hiç hesaba katmazken, diğer bir kısmı dolgu duvarlarının sadece kayma rijitliklerini hesaba katmakta, eğilme rijitliklerini ise ihmal etmektedir. Halbuki, UBC 97 de binanın yatay rijitliğine katkısı olan dolgu duvarlarının eğilme etkisinin göz önüne alınması gerektiği belirtilmiştir. Ülkemizde yaygın olarak kullanılan fabrika üretimi boşluklu tuğlaların gevrek malzemeler olduğu, harman tuğlalarının aksine, eğilme altında ezilme dayanımlarına kayma dayanımlarından daha evvel ulaştıkları çeşitli araştırmacılar tarafından saptanmıştır. K70 yönteminin bir diğer özelliği, bina yüksekliğinin değerlendirmeye katılmasıdır. Bina yüksekliği hiç hesaba katılmadan önerilen yöntem belirli yükseklikteki binalarla kısıtlanmıştır. K70 yönteminde ise bina yüksekliği, çeşitli deprem bölgelerinde ve çeşitli zemin tipleri için tasarlanmış binalar üzerinde parametrik çalışma yapılmak suretiyle yönteme dahil edilmiştir. Binanın risk grubu, mevcut yöntemlerin çoğunda sadece bir değerlendirmeye, yani bir çok zayıflığın birbiriyle etkileşim içinde olduğu tek bir göçme moduna göre hesaplanmaktadır. K70 yönteminde ise, hem zemin hem de üst yapı koşullarını ve baskın zayıflıkları, hatta bu zayıflıkların birbirleri ile etkileşimlerini de dikkate alan istatistiksel bir yaklaşım uygulandığı için, binanın baskın zayıflığının belirlenmesine ve dolayısıyla bu zayıflığın ortadan kaldırılmasına da olanak sağlamaktadır. Ayrıca, K70 yöntemini diğer yöntemlerden ayıran önemli bir husus, Kocaeli depreminde göçmüş 17 adet örnek bina üzerinde test edilmiş ve kalibrasyonunun yapılmış olmasıdır. Bilindiği gibi hızlı değerlendirme yöntemlerinin tamamı göçme riski yüksek binaları bulmaya odaklandığı halde, diğer yöntemlerde kalibrasyon için kullanılan binalar arasında gerçek depremlerde yıkılmış bina, ya hiç yoktur veya çok kısıtlıdır. K70 yönteminin kalibrasyonu sırasında bu konuda yoğun çaba sarfedilmiş, Kocaeli ve İlçe belediyeleri tek tek gezilerek, ayrıca Kocaeli 1nci ve 2nci Ağır Ceza Mahkemelerinin arşivleri araştırılarak, eleman boyutları ve kat yükseklikleri bazında projesine uygun yapıldığı saptanan, ruhsat ve iskanı bulunan ve fakat depremde yıkılmaktan kurtulamayan 17 adet örnek binanın projeleri elde edilmiş ve böylece yöntem gerçek verilerle doğrulanmıştır. 14

17 Sonuç Yapılan analizlerin ve gerçek binalara uygulanarak sağlanan kalibrasyon çalışmalarının ışığında, K70- hızlı değerlendirme yönteminin özellikleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir: K70 yöntemi, farklı illerden toplanan ve farklı depremlere maruz kalmış 289 adet hasarlı ve göçük binaya, 22 adet de 1998 Deprem Yönetmeliğine göre tasarlanmış yeni binaya uygulanarak test edilmiştir. Depremlerde gerçekten göçmüş olan binaların tümü K70 Yöntemi ile göçecek nitelikte bulunmuştur. Orta hasarlı ikinci grupta bulunan binalar, İTÜ Uygar Merkezince ayrıntılı olarak incelenmiş olan ve çoğunlukla 27 Haziran 1998 Adana-Ceyhan depreminde ( M=6.3) Yüreğir İlçesinde bulunan ve orta hasarlı olarak sınıflandırılmış binalardır. Bina sahiplerinin deprem tazminatı, vs kaygıları nedeniyle aslında az orta ve ağır hasar gruplarının hepsini birden içeren bu binaların puanları P=22 ilâ P=78 arasında geniş bir spektruma yayılmıştır. Binaların gerçek hasar durumu göz önüne alındığında bu geniş spektrumlu yayılmanın ortadan kalkma niteliği gösterdiği saptanmıştır. Göçme riski bulunan binaları gruplarken, Şekil 5 te verildiği gibi düşük ve yüksek puanlı bina gruplarını kesin bir çizgi ile ayırmak yerine, incelenen parametrelerdeki bazı belirsizlikler nedeniyle, binaları örneğin puanları arasında bulunan bir güvenlik bandı ile ayırmak daha akılcı ve gerçekçi olabilir. Finansal olanaklara bağlı olarak bu ayrıntılı inceleme bandının genişliği ve dolayısıyla, güçlendirme gerekecek binaların sayısı da azaltılıp artırılabilir. Sıfır can kaybı çizgisi (P=30) ve bant genişliğine bağlı olarak, dolaysız ve dolaylı kayıplar cinsinden maliyet-kar analizi sonuçları Bal, v.d. tarafından (2006b) detaylı olarak incelenmiştir. Buna göre, diğer araştırmacılar tarafından LESSLOSS projesi kapsamında (Spencev.d., 2007) saptanan sonuçlarla da uyumlu olarak, en kötü binalar üzerinde yapılacak küçük çaplı bir iyileştirme ile can kaybını neredeyse sıfıra ve mali kaybı da yarıya indirmek mümkün olabilmektedir. Elbette mali kayıplar, seçilecek bant genişliğine, yani detaylı inceleme ve iyileştirme yapılacak bina sayısına bağlı olarak azalmaktadır. Bu konudaki ayrıntılı çalışmalar çeşitli araştırıcılar tarafından, hasar kayıp tahmini başlığı altında geliştirilmektedir. K70 yöntemi daha çok yerel yönetimlere yararlı olacaktır. Yerel yönetimlerin, öncelikli olarak can kaybını sıfıra indirecek önlemleri almak istedikleri ancak, zamanın ve mali kaynakların kısıtlı olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla, K70 yöntemi yardımı ile göçecek binaların deprem olmadan önce belirlenmesi topluma çok büyük yararlar sağlayacaktır. 15

18 5 K70 YAZILIMININ KULLANIMI K70 yazılımı, Microsoft Visual Studio 2010 programı kullanarak tasarlanıp, kodlanacaktır. Kodlama da günümüzde aktif ve dinamik bir etkenle kullanılan Csharp yazılım dili kullanılacaktır. Verilerin kayıt edilmesi aşamasında ise MySQL veritabanı sistemi kullanılacaktır. Yazılım paket program halinde, kullanıcı yetki girişi, analiz, raporlama ve geri bildirim okuma sayfası halinde olacaktır. K70 uygalama aşamasında, saha ekibi analiz yapılacak yapıda gerekli kontrol listelerini doldurarak sisteme girişlerini yapacak ve gerekli raporlamaları sistemden alacaktır. Şekil 5: K70 uygulama senaryosu 16

19 KAYNAKÇA Tezcan, S.S. ve Akbaş, R., 1995, Damage Control Indicesfor Reinforced Concrete Buildings, Üçüncü Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı Tebliğleri, İnşaat Mühendisleri Odası, İ.T.Ü., Mart 1995, İstanbul. Tezcan, S.S. and Akbaş, R., 1995, Deflection Criteria for Aseismic Design of Tall Buildings, Proceedings of the 5th World Congrees on Tall Building sand Habitat, Amsterdam, Netherland, May 14-19, Also, Engineering Structures, Elsevier Publications, Vol. 18, No. 12, pp , December Tezcan, S.S., ve Akbaş, R., 1995, Importance of Deflection Criteria in Aseismic Design of Buildings, Turgan Sabis Anısına Sempozyum, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi, 24 Kasım 1995, İstanbul. Hassan, A. F., Sözen, M. A., Seismic Vulnerability Assessment of Low-Rise Buildings in Regions with Infrequent Earthquakes ACI Structural Journal, V. 94, No.1, January-February 1997, Gülkan, P., Sözen, M. A., Binaların Deprem Hesabında Yer değiştirme Kriterinin Uygulanması Prof. Dr. A. Rıfat Yarar Sempozyumu, 10 Aralık 1997, İstanbul. Gülkan, P., Sözen, M.A., Ersoy, U., Yorulmaz, M., Aşkar, G., Betonarme Binaların Deprem Güvenliğinin Tesbiti İçin Alternatif Bir Yaklaşım Türkiye Deprem Vakfı Yayınları, TDV / TR , Aralık 1997, İstanbul. Gülkan, P., Sözen, M. A., Procedure for Determining Seismic Vulnerability of Building Structures ACI Structural Journal, V. 96, No.3, May-June 1999, pp Baysan, F. F., Mevcut Bir Binanın Deprem Güvenliğinin Yapısal Çözümleme ve Japon Sismik İndeks Yöntemi İle İncelenmesi Bitirme Ödevi, İTÜ İnşaat Fakültesi, İstanbul. İlki, A., Boduroğlu, H., Özdemir, P., Baysan, F., Demir, C. ve Şirin S., Mevcut ve Güçlendirilmiş Yapılar İçin Sismik İndeks Yöntemi ve Yapısal Çözümleme Sonuçlarının Karşılaştırılması Bildiri No.AT-119, Beşinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, Mayıs 2003, İstanbul. Boduroğlu, H., Özdemir, P., İlki, A., Şirin, S., Demir, C. ve Baysan, F., Paper No.1452, Towards a ModifiedRapidScreeningMethodforExistingMedium Rise RC Buildings in Turkey 13th World Conference on EarthquakeEngineering, August 1-6, 2004, Vancouver, Canada. Kasımzade, A., A., Karaca, Z., Sönmez, B., 2005, Ön Sismik Değerlendirmede Japon Sismik İndeks Yönteminin Lise Binalarında Uygulanması Özellikleri, Deprem Sempozyumu 2005, Mart 2005, Kocaeli. Kürklü, G., 2005, Mevcut Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin İncelenmesindeki Teknikler ve Beton Dayanımının Belirlenmesi, AKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Afyonkarahisar. Başaran, V., 2006, Mevcut Betonarme Yapıların İtme Analizi ile Hesabı ve Japon Sismik İndis Yöntemi ile Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi. Damcı, E, Yıldızlar, B, Gürsoy, G., Öztorun, N ve Çelik, T. Bakırköy Özelinde Türkiye Genelinde Yapı Durum Tespiti İçin Bir Algoritma 5nci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, No. AT-041, Yakut, A. Preliminary Seismic Performance Assessment Procedure for Existing Reinforced Concrete Buildings Engineeering Structures 26, 2004 pp Tezcan, S.S., Bal, İ. E., Sıfır Can Kaybı Projesi İstanbul2un Kurtuluş Reçetesi, Yapı Denetim Dergisi, Sayı: Mart 2005/32, İstanbul. Tezcan, S.S., Bal, I. E., Zero Loss of Life Project During a Future Earthquake, 32nd International Geological Congress, August 20-28, 2004, Florence, Italy. Tezcan, S.S., Gürsoy, M., Kaya, E. ve Bal, İ.E., Depremde Can Kaybını Önleme Projesi, Kocaeli 99 Acil Durum Konferansı, İstanbul Teknik Üniversitesi, Ocak 2003, İstanbul. Tezcan, S.S., Gürsoy, M., Kaya, E. ve Bal İ.E Depremde Yıkılacak Binalar Önceden Nasıl Belirlenir?, T.C. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Gümüşhane Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Gümüşhane ve Yöresinin Kalkınması Sempozyumu, Ekim 2002, Gümüşhane. Bal İ E, 2005 Deprem Etkisindeki Betonarme Binaların Göçme Riskinin Hızlı Değerlendirme Yöntemleri ile Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ( Bal İ E, Tezcan S Sand Gülay F G, 2006 Advanced Applications of the P25 Scoring Method for the Rapid Assessment of RC Buildings, Proceedings of the 1st ECEES, Geneva, 3-8 September, no :

20 18