BETONARME BİNALARDA DEPREM HASARLARININ NEDEN VE SONUÇLARI

Transkript

1 BETONARME BİNALARDA DEPREM HASARLARININ NEDEN VE SONUÇLARI Z. CANAN GİRGİN 1, D. GÜNEŞ YILMAZ 2 Türkiye de nüfusun % 70 i 1. ve 2.derece deprem bölgesinde yaşamakta olup uzun yıllardan beri orta şiddetli ve şiddetli depremlerde büyük kayıplar yaşanmıştır. Kayıplar sadece kırsal bölgelerle sınırlı olmayıp, yapı stoğunun büyük bölümü betonarme olan kentsel depremlerde (Erzincan 1939, Erzincan 1992, Kocaeli 1999 vb) de önemli maddi ve manevi kayıplar oluşmuştur. Bu çalışmada, betonarme binalarda tasarım, inşaat ve kullanım aşamasında en sık yapılan hatalar ve deprem sonrasındaki sonuçları görsel öğeler yardımı ile tanımlanmıştır. Deprem hasar nedenleri üç gruba ayrılabilir : Tasarım hataları (yumuşak kat, yetersiz yanal rijitlik, kısa kolon, güçlü kiriş-zayıf kolon birleşim, düşey ve yatay doğrultudaki düzensizlikler, vs.) İnşaat aşaması hataları (kötü işçilik, düşük malzeme dayanımı, yetersiz sargı donatısı -etriye- kullanımı, hatalı ve yetersiz kenetlenme boyu, denetim eksikliği) Kullanım aşaması (kolon kesilmesi, duvarların kısmen veya tamamen kaldırılması ile yumuşak kat oluşumu vb) Bu hataların en önemli olanları aşağıda deprem öncesi, sırasında ve sonrasındaki durumlarını gösteren şematik çizimlerle tek tek incelenmiştir : A. Yumuşak Kat: Büyük pencere boşlukları içeren kiralanabilir alanların oluşturulması amacı ile tasarım veya kullanım sürecinde düzenlenen, tuğla duvarları azaltılmış kat (genellikle zemin kat) yumuşak kat olarak isimlendirilir. Daha az rijitliğe sahip bu kat deprem sırasında ağır hasara uğrayabilir, yeterli sünekliğin olmadığı durumda tamamen göçebilir. Şekil 1: Galeri amaçlı yumuşak kat 1 YTÜ, Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü, Taşıyıcı Sistemler Bilimdalı, zcgirgin@yildiz.edu.tr 2 YTÜ, Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü, Yüksek Lisans Öğrencisi, didgyil@yahoo.com.tr Şekil 2: Yumuşak katın çökmesi

2 Şekil 3: Asmolen bloklu nervürlü döşeme modeli Resim 1: Yumuşak katın çökme örnekleri [1] B. Nervürlü / Düz döşeme: Yatay yükleri kolonlara aktaracak güçlü kirişlerin olmadığı nervürlü (asmolen bloklu) veya düz döşemeli betonarme yapı sistemleri, betonarme perdeler ile yeterince rijitleştirilmemişse, güçlü yer hareketleri sırasında büyük yanal ötelemelere maruz kalır. En olumsuz şartlar altında (yapı ve zemin periyodunun çakışması) yapı gittikçe artan yerdeğiştirmeler ile rezonansa girerek tamamen göçebilir. Türkiye de, deprem tehlikesine rağmen, kalıp kolaylığı nedeni ile, nervürlü döşeme sıkça tercih edilmektedir. Şekil 4: Perdeler ile yeterince rijitleştirilmemiş nervürlü/düz döşemenin deprem davranışı Resim 2: Asmolen bloklu nervürlü döşemeli hasarlı yapı [1] Şekil 5: Bu yapı tipi, perde duvarlar ile yeterince rijitleştirilmezse toptan çökme gerçekleşebilir

3 C. Sargı donatısı (etriye) yetersizliği : Etriyeleri yeterince sık yerleştirilmemiş, kolon-kiriş birleşim bölgelerinde etriye sıklaştırması uygulanmamış yapı sistemlerinde özellikle kolonlar, güçlü bir depremde gevrek davranış modu göstererek ağır hasar alabilir. Etriyesi, yönetmeliğe uygun biçimde sık yerleştirilmiş ve kolon-kiriş birleşimlerinde etriye sıklaştırması uygulanmış sünek yapı sistemlerinde, güçlü bir depremde bile hasar, kabul edilebilir sınırlar içinde kalır. Gerek tasarım, gerekse inşaat aşamasında bu konu dikkatle ele alınmalıdır. kolon-zayıf kiriş ilkesine göre tasarlanmalıdır. Bu özellik, deprem sırasında kolonların kirişlerden sonra hasara uğramasını, böylece yapının ayakta kalmasını sağlar. Resim 3: Az etriyeli ve sık etriyeli kolonların deprem davranışı örnekleri Şekil 5: Yetersiz etriyeli kolonda deprem hasarı D. Düşey düzensizlik: Kolonların akslarından saptırılması, kesilmesi veya kaldırılması, kısa kolon oluşumu gibi düşey düzensizlikler içeren yapı sistemleri, güçlü yer hareketlerinde toptan göçmeye varan ölçüde ağır hasara uğrayabilir. Şekil 6 Sık etriye yerleştirilmiş kolonun depremde sünek davranışı Ayrıca, Türkiye Deprem Yönetmeliğine (2007) e göre yapı sistemleri, sünek davranış için, güçlü Resim 4: Kolon aksının kaydırılması ve kolon süreksizliği gibi düşey düzensizlik örnekleri [1]

4 Şekil 7: Düşey düzensizlikler sonucu yapı çökebilir E. Planda düzensizlik: En önemli hatalardan biri, yapıda rijitlik merkezinin, önemli burulma etkilerine neden olacak şekilde, kütle merkezinden sapmasıdır. Ayrıca kolon-kiriş akslarında düzensizliklerin olması, büyük döşeme boşlukları gibi nedenler yapının deprem performansının zayıflamasına neden olur. Bu durumda yapı, ağır hasar görebilir veya tamamen çökebilir. Şekil 8: Kütle ve rijitlik merkezi çakışan, kolon ve kiriş aksları düzenli plan örneği Şekil 9: Kütle ve rijitlik merkezi çakışmayan, kolon ve kiriş aksları uygunsuz düzenlenmiş plan örneği Şekil 10: Rijitlik merkezinin kütle merkezinden sapması sonucu önemli burulma etkisi ile yapıda çatlaklar oluşur. Yapı, çevresinde kısmen dönerek tümüyle çökebilir. Resim 5: [1] F. Malzeme seçimi : Betonda o su/çimento oranının fazlalığı, o yetersiz ve uygun olmayan kür koşulları, o ince agrega miktarının az olması, o tuzu ve kavkılarından arındırılmamış deniz kumu kullanımı gibi faktörler bir kaç yıl içinde donatıda korozyonun başlamasına neden olur. Bu da, yapıda yukarıda bahsedilen tüm koşullar sağlansa bile, donatının korozyonu sonucu, yapının hizmet ömrü içinde olası güçlü bir depremde gevrek biçimde göçeceği anlamına gelir. Korozyona etki eden diğer faktörler, donatı üzerinde, onu dış ortamdan

5 koruyacak yeterli pas payının olup olmadığı ve bodrum katının nem açısından yalıtım durumudur. Betonarme donatısının deprem sırasında kopmadan önce yeterli oranda uzayabilmesi (sünek davranış) gerekir, bu nedenle düşük maliyeti ile cazip görünen uzama kapasitesi düşük çelikler (gevrek davranış) kesinlikle kullanılmamalıdır. Gerek beton, gerekse donatı çeliğinin temininde kalite belgesi bulunan firmalar tercih edilmeli, ayrıca şantiyede güçlü bir kalite kontrol sistemi kurulmalıdır. Sonuç olarak, düzensizlikler içermeyen, yönetmeliklere uygun biçimde tasarlanmış ve inşaat aşamasında kalite kontrolun etkin biçimde yapıldığı yapı sistemleri çok şiddetli bir depremde bile sünek davranış göstererek kabul edilebilir sınırlar içinde hasar alır. Deprem yükü Sünek davranış modu Gevrek davranış modu Yapıda üst katın zemine göre yanal yerdeğiştirmesi Şekil 11 Yapıların deprem sırasındaki hasar mekanizmasını belirleyen davranış türleri Kaynaklar (1) Topçu A., Taşıyıcı sistem düzensizliklerifotoğraflar, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi İnşaat Fakültesi web sitesi. Resim 6: Kalitesiz beton ve çelik kullanılmamalıdır (2) TDY 2007, Türkiye Deprem Yönetmeliği, 2007 (Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik).