MEVCUT YAPILARIN DEPREME KARŞI GÜÇLENDİRİLMESİ * Retrofit Of Existing Structures Towards To Earthquakes Engin Emre GÜLTEKİN İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Kamil TANRIKULU İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı ÖZET Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik yeniden düzenlenerek, 2007 yılı içinde yürürlüğe girmiştir. Ülkemizde daha önce herhangi bir düzenleme altına alınmayan Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi konusu yeni yönetmeliğe Bölüm 7 olarak eklenmiştir. Deprem Yönetmeliğine eklenen bu bölüm ile mevcut binaların deprem performansı bakımından yeterliliği ve çıkan sonuçlara göre güçlendirme esasları belirlenmiştir. Bu çalışmada değişik yapı analiz programlarının hesap sonuçlarının geçerliliği uluslararası çevrelerce kabul gören ETABS yapı analiz programının verdiği sonuçlarla karşılaştırılmış ve Deprem Yönetmeliğine ne kadar uyumlu oldukları tespit edilmiştir. Çalışma sonunda Adana ili Ceyhan ilçesinde bulunan bir okul yapısının güçlendirme projesi Deprem Yönetmeliğine uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler : Deprem, Güçlendirme, Performans Analizi, Yapıların Deprem Güvenliği. ABSTRACT The new Regulations of the Structures Under Seismic Zones is rearranged and published in year 2007. The Evaluation and Retrofit of the Existing Structures issue which was never regulated in our country before is now exist as Chapter 7 in the new regulation. With this chapter, the sufficiency of the existing buildings in terms of earthquake performance and retrofitting criteria depending on the performance are determined. In this thesis, the results of different analysis programs are compared with the ETABS structural analysis program which were approved by international zones and their accordance with new Regulations of the Structures Under Seismic Zones is determined. At the end of this study, retrofitting project of a school structure is prepared in accordance with the new Regulations of the Structures Under Seismic Zones. Key Words : Earthquake, Retrofitting, Performance Analysis, Earthquake Safety of Structures. Giriş 1998 yılında yürürlüğe giren Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY) ile yeni yapılacak binalar için tasarım koşulları belirlenmiştir. Ancak yönetmelikte, daha önce inşa edilen ve şu anda mevcut olan * Yüksek Lisans Tezi-MSc. Thesis 59
binaların değerlendirilmesi veya güçlendirilmesi konularında hükümler bulunmamaktadır. Bu nedenle, 1998 ABYYHY hükümleri yayımlanmadan önce inşa edilen binaların deprem performanslarının değerlendirmesinde veya güçlendirme çalışmaları esnasında güçlüklerle karşılaşılmaktadır. Mevcut binaların değerlendirilmesi aşamasında en büyük sorun, eski deprem yönetmeliğine göre inşa edilmiş bir binanın, yeni bir deprem yönetmeliğine göre tetkik edilmesi olarak ortaya çıkmaktadır. Çünkü daha önceki yönetmeliklere göre inşa edilmiş bir bina 1998 ABBYHY hükümleri doğrultusunda incelendiği takdirde, çoğu zaman yetersiz olarak nitelendirilmektedir. Hatta bazı durumlarda tasarım açısından deprem yüklerini sağlıklı olarak taşıyabilen bir bina sadece 1998 ABBYHY hükümleri doğrultusunda incelendiği için yetersiz olabilmekte ve güçlendirme yapılmasına karar alınabilmektedir. Ayrıca güçlendirilmesi planlanan bir yapıda uygulanacak esaslar da belirli olmadığı için, sadece bina analizi yapılarak, değişik uygulama projeleri hazırlanmaktadır. Bu tür uygulamalar gerek mühendislik, gerekse ülke ekonomisi açısından olumsuz sonuçları ortaya çıkarabilmektedir. Depremsel hareketler olarak aktif bir coğrafya içerisinde bulunduğumuz dikkate alındığında mevcut binaların değerlendirmesinin ve/veya güçlendirilmesinin belirli hükümler altına alınması kaçınılmazdır. Bu kapsamda 03 MAYIS 2007 tarihli Resmi Gazetede yayımlanan yeni yönetmelik ile birlikte Mevcut Binaların Değerlendirilmesi Ve Güçlendirilmesi esasları da yayımlanarak yürürlüğe girmiş ve yeni Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY) içerisinde Bölüm 7 olarak yer almıştır. Yönetmeliğin bu bölümünde daha önce farklı uygulamalar ile sürdürülen mevcut yapıların değerlendirilmesi ve takviye/güçlendirme ihtiyacı olan yapıların belirlenmesinde uygulanacak esaslar belirlenmiştir. DBYBHY Bölüm 7 ile öncelikle mevcut bir yapıdan bilgi toplanması süreci irdelenmiştir. Bu maksatla binalar için Sınırlı bilgi düzeyi, Orta bilgi düzeyi ve Kapsamlı bilgi düzeyi olarak tanımlamalar yapılmıştır. Daha sonraki aşamada, mevcut bir binanın performansının tespit edilmesinde kullanılmak üzere yapı elemanlarındaki hasar sınırları ve hasar bölgeleri tanımlanmıştır. Müteakiben deprem yüklerinin hesaplanmasına yer verilmiş ve nihai yapı performansının belirleneceği yöntem anlatılmıştır. Ayrıca yeni eklenen bölümde son olarak, güçlendirme yöntemlerine yönelik (kolonların mantolanması, lifli polimer sargı, dıştan etriye eklenmesi vb.) asgari koşullar belirlenmiştir. Mevcut Yapıların Depreme Karşı Güçlendirilmesi isimli bu tez çalışmasında; Sta4-Cad ve IdeStatik yapı analiz programlarının uluslar arası çevrelerce kabul gören Etabs yapı analiz programıyla karşılaştırmalarının yapılması, yeni Deprem Yönetmeliğine ne kadar uyumlu olduklarının belirlenmesi ve Adana ili Ceyhan ilçesinde bulunan bir okul yapısının güçlendirme projelerinin, yeni Deprem Yönetmeliğine uyumlu bir şekilde yapılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, ilk önce basit çerçeveli 5 katlı bir yapı, Eşdeğer Deprem Yöntemi ve Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak Sta4-Cad, IdeStatik ve Etabs yapı analiz programları ile analiz edilip, sonuçlar karşılaştırılmıştır. Paket 60
programların güvenilirliğinin belirlenmesinden sonra, yukarıda sözü edilen okul binasının güçlendirme projeleri hazırlanmıştır. Mevcut Binaların Değerlendirilmesi Ve Güçlendirme Çalışmaları Mevcut binaların deprem yükleri altında performanslarının değerlendirilmesi ve güçlendirme çalışmalarında izlenmesi gereken işlem basamakları aşağıda özetlenmiştir. Burada sözü edilen ilke ve kurallar, hiç deprem etkisinde kalmamış ve/veya hasar görmemiş binalara uygulanabileceği gibi, depremde hafif ve orta hasar görmüş binalara da uygulanabilir. Mevcut bir binanın değerlendirilmesi ve güçlendirme çalışmalarında ilk adım, değerlendirme raporunun hazırlanmasıdır. Daha sonra gerekli görülmesi halinde güçlendirme yöntem ve ilkelerine karar verilmektedir. Son adımda ise, belirlenen ilke ve yönteme uygun olarak güçlendirme projesi hazırlanmaktadır. Değerlendirme Raporunun Hazırlanması Değerlendirme raporunun hazırlanmasında takip edilecek işlem basamakları aşağıdaki gibidir. 1. Binadan Bilgi Toplanması Değerlendirilmesi planlanan bina yerine gidilerek incelemeler yapılmalıdır. Değerlendirme raporunda binanın yerleşim durumu ve kat adedi yanında, yapılan geoteknik ve malzeme incelemelerinin sonuçları özet olarak verilir. Mevcut bina için bölgedeki deprem durumu göz önüne alınarak zemin karakteristik periyotları ve etkin yer ivmesi katsayısı da belirtilmelidir. Geoteknik inceleme çevredeki genel zemin durumu belirtildikten sonra yapısal hasar ve muhtemel güçlendirme sistemi ile doğrudan ilgili geoteknik, endeks ve mühendislik parametreleri verilmelidir. Ayrıca sıvılaşma, heyelan vs. risklerde araştırılmalıdır. Yer altı su seviyesi hakkında bilgi, binadaki temel durumu ve temel derinliği de geoteknik inceleme sırasında tespit edilir. Binanın mevcut taşıyıcı sistemindeki beton kalitelerini belirlemek için uygun sayıda numune alınmalı ve daha çok sayıda darbeli çekiç deneyi uygulaması ile betonda ses hızı ölçüm deneyleri yapılmalıdır. Ölçülen bu tahribatsız değerler ile beton numunesi sonuçları arasında korelasyon kurularak, beton kalitesi konusunda oldukça gerçekçi sonuç elde etmek mümkündür. Açılan kiriş ve kolon gibi elemanlardan alınacak donatı numuneleri üzerinde yapılacak çekme deneyi ile donatının kalitesi de belirlenebilir. Taşıyıcı sistemin tanıtılması değerlendirme raporunun en önemli bölümünü teşkil eder. Mevcut yapı ile ilgili röleve çalışmaları kesinlikle yapılmalıdır. Binanın projesi mevcut ise, bu projenin ne derecede yerindeki durumla uyuştuğunun tespit edilmesi ve farklılıkların bildirilmesi önemlidir. Genellikle eski binalar için proje bulmak mümkün olmaz. Bu durumda binanın mimari rölevesi ile taşıyıcı sistem rölevesinin hazırlanması gerekir. Her kat için hazırlanacak mimari rölevede binadaki kapı ve pencere yerleri yanında, hacimlerin kullanış biçimlerinin de işaret edilmesi uygundur. Taşıyıcı sistem rölevesinde ise, döşeme türü, kolon ve varsa perdelerin yerleşim durumu ile kirişlerin plandaki düzeni belirtilmelidir. Bu elemanlarının yerlerinin ve geometrik boyutlarının belirlenebilmesi için bazı 61
duvarların kırılması gerekebilir. Özellikle kirişlerin bölme duvarları içinde kalması ve asmolen döşemelerde geniş kirişlerin döşeme içinde bulunması taşıyıcı sistemin belirlenmesinde büyük zorluk çıkarır. Yer yer bu elemanlarda paspayı kaldırılarak, eğer proje varsa donatının yerleştirilme durumu hakkında ve eğer proje yoksa mevcut donatı düzeni hakkında bilgi toplanır. Bütün bu bilgilerin elde edilmesinde daima belirsizliklerle karşı karşıya bulunulacağı gözden kaçırmamalıdır. İncelemeyi yapan uzman inşaat mühendisinin mevcut projeyi veya hazırlanan taşıyıcı sistem rölevesini esas alarak bilgiler toplaması güçlendirme projesinin hazırlanması durumunda önemli hususların gözden kaçmasını önleyecektir. Mevcut bina, ilgili kurumlardan alınan ruhsat ve eklerine göre yapılmış ise binanın üretildiği tarihe göre proje ve eklerini temin etme yoluna gidilmelidir. Mevcut binalardan bilgi toplanması, binalarda meydana gelen veya muhtemel bir depremde hasar alacağı düşünülen binaların güçlendirilmesi bu bilgiler ışığında yapıldığından hayati önem taşımaktadır. 2. Binanın Performans Analizi Detaylı bilgi toplanmasından sonra, binanın bilgisayar ortamında modellenmesi ve DBYBHY kuralları gereğince performans analizinin yapılması gerekmektedir. Bu aşamada kullanılacak analiz yöntemine, çalışmadan sorumlu uzman inşaat mühendisi karar vermelidir. Bilgisayar programlarından alınan analiz sonuçlarının yorum ve değerlendirilmesi de inşaat mühendisinin sorumluluğundadır. Güçlendirme İlke ve Yönteminin Belirlenmesi Değerlendirme sonucunda güçlendirilmesine karar verilen bina için güçlendirme ilke ve yöntemleri belirlenmelidir. Sistem toplam deprem güvenliği kolonların mantolanması ile oluşturulabileceği gibi güçlendirme perdelerinin öngörülmesi ile de sağlanabilir. Bunun için mantolanması uygun görülen kolonların bildirilmesi veya muhtemel perde yerlerinin işaretlenmesi önemlidir. Seçilen perde düzeni, daha sonra yapılacak proje çözümlerinde alınacak sonuçlara göre kontrol edilmelidir. Yerinde yapılacak incelemede önerilen kolon mantolanmasının veya perde yerlerinin mimari bakımdan bir sakınca doğurup doğurmadığına bakılmalıdır. Güçlendirme Projesinin Hazırlanması Güçlendirme ilke ve yöntemlerinin belirlenmesinden sonra, yapı performansı yeniden test edilerek binanın yeterli deprem güvenliğine kavuşup kavuşmadığı belirlenmelidir. Binada yapılan güçlendirmenin maliyeti hesaplanmalı, binanın servis ömrü, kullanabilirliliği gözetilerek binanın yeniden üretilme maliyeti hesabı yapılmalı bu oran % 40 mertebelerinin üzerinde ise binanın güçlendirilmesinden vazgeçilerek yıkılıp yeniden yapılma yoluna gidilmelidir. Nihai kararın güçlendirme yönünde verilmesi halinde, güçlendirme uygulama projeleri yeterli teknik detayı içerecek şekilde hazırlanmalıdır. 62
Basit Bir Yapı İçin Çeşitli Analiz Programları İle Elde Edilen Sonuçların Karşılaştırılması Bu çalışmada öncelikle, 5 katlı basit çerçeveli bir yapının deprem analizi, Sta4-Cad 12.1, IdeStatik 4.0 ve Etabs V9 yapı analiz programları ile ayrı ayrı yapılarak; Sta4- Cad 12.1 ve IdeStatik 4.0. programlarının analiz sonuçlarının doğruluğu, Etabs V9 programı ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada Doğrusal Elastik Hesap Yöntemleri olan Eşdeğer Deprem Yükü ve Mod Birleştirme Yöntemi kullanılmıştır. Analiz sonuçları Tartışma ve Sonuçlar kısmında özetlenmiştir. Bu karşılaştırma sonucunda; Sta4-Cad yapı analiz programı daha güvenilir sonuçlar verdiğinden dolayı Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu Binasının değerlendirilmesi ve güçlendirme projesinin hazırlanmasında kullanılmıştır. Bina Bilgileri 1. Bina Genel Bilgileri Bina Kullanım Amacı : Konut Kat Sayısı : 5 Kat Yükseklikleri : 3 m Zemin Emniyet Gerilmesi : 25 t/m 2, Zemin Yatak Katsayısı(K s ) : 3000 t/m 3 Taşıyıcı Sistem : Yerinde Dökme Betonarme Çerçeveli Sistem 2. Deprem Bilgileri Deprem Bölgesi (A 0 ) : A 0 = 0.3 (2. Deprem Bölgesi) Deprem Yapı Davranış Katsayısı (R) : R x = 8; R y = 8 Deprem Yapı Önem Katsayısı (I) : 1.0 (DBYBHY Tablo 2.3 gereği) Spektrum Karakteristik Periyotları : T A = 0.10 s; T B = 0.30 s Hareketli Yük Katılım Katsayısı : n = 0.3 (DBYBHY Tablo 2.7 gereği) Deprem Yükü Eksantirisitesi : 0.05 (DBYBHY 2.7.3 gereği) 3. Yapı Malzeme Bilgileri Beton Sınıfı:BS20, Çelik Sınıfı:S420, Elastisite Modülü: 285000 kg/cm 2 (TS 500) 4. Yapı Elemanlarının Boyut Bilgileri Kolon ve Kiriş Boyutları : 40x40 cm, Döşeme kalınlığı: 13 cm (Plak Döşeme) 5. Yük Bilgileri Döşeme Sabit Yükü (G1) : 0.5 t/m 2 Döşeme Hareketli Yükü (Q) : 0.2 t/m 2 (TS 498) Kiriş Yükü (G2) : 0.8 t/m 2 (19 cm tuğla duvar) 6. Taşıma Gücü Malzeme Katsayıları Beton: 1.5, Çelik: 1.15 7. Taşıma Gücü Yük Katsayıları Sabit Yük: 1.4, Hareketli Yük: 1.6 Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu Binasının Değerlendirilmesi Adana ili Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu binasının mevcut durumunun değerlendirilmesinin yapılması için, esas olarak güvenilirliği tespit edilmiş olan 63
Sta4-Cad programından yararlanılmıştır. Bina performansı, doğrusal elastik hesap yöntemlerinden Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile belirlenmiştir. Kolonlarda ve kirişlerde Etki/Kapasite oranları için elde edilen sonuçlar, X-Track programının verdiği sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Mevcut Bina Bilgileri 1. Bina Bilgi Düzeyi Okul binasının onaylı mevcut betonarme projeleri olduğundan ve yerinde yapılan ölçümlerde ilgili betonarme projesinin eksiksiz uygulandığı tespit edildiğinden, okul binası Kapsamlı Bilgi Düzeyi ne girmektedir. Proje verilerinde DBYBHY Çizelge 7.1 e göre Bilgi Düzeyi Katsayısı olarak 1.00 kullanılacaktır. 2. Bina Geometrisi Binanın mevcut betonarme projeleri ile yerinde yapılan ölçümlerde ilgili betonarme projenin eksiksiz uygulandığı görülmüştür. Yerinde yapılan incelemelerde binanın ayrık nizam olarak yapıldığı ve mevcut binada kısa kolon gibi olumsuzlukların olmadığı görülmüştür. 3. Eleman Detayları DBYBHY 7.2.6.2.ye göre okul binasının perde ve kolonlarının %10 u, kirişlerinin %5 inin pas payları sıyrılarak donatı ve donatı bindirme boyları tespitleri yapılmış ve projesine uygun olduğu yerinde tespit edilmiştir. Pas payı sıyrılmayan elemanların %20 sinde donatı tespit cihazı ile de donatı tespitleri yapılmış ve projedeki adetleri ve aralıkları sağladığı yerinde görülmüştür. Dolayısıyla, Donatı Gerçekleşme Katsayısı 1 alınmıştır. 4. Malzeme Özellikleri DBYBHY 7.2.6.3.e göre her katta ilk önce Beton Çekiç Testi yapılarak malzeme dayanımı en düşük kolonlar tespit edilmiş ve bunların içinden 3 tanesinin karot numuneleri alınmış ve laboratuarda test edilerek betonun malzeme dayanımları tespit edilmiştir. Ayrıca donatı örnekleri de alınarak, çeliğin malzeme dayanımı tespit edilmiştir. 5.Mevcut Bina Genel Bilgileri Bina Kullanım Amacı : Okul Kat Sayısı : 3 Kat Yüksekliği : Değişken Bodrum Kat Sayısı : -- Zemin Emniyet Gerilmesi : 11 t/m 2 Zemin Yatak Katsayısı(K s ) : 1320 t/m 3 Taşıyıcı Sistem : Yerinde Dökme Betonarme Çerçeveli Sistem 6. Mevcut Bina Deprem Bilgileri Deprem Bölgesi (A 0 ) : 0.3 (2. Deprem Bölgesi) Deprem Yapı Davranış Katsayısı (R) : R x = 4; R y = 4 Spektrum Karakteristik Periyotları : T A = 0.10 s; T B = 0.30 s Hareketli Yük Katılım Katsayısı(n) : 0.6 (DBYBHY Çizelge 2.7 gereği) Deprem Yükü Eksantirisitesi : 0.05 (DBYBHY 2.7.3 gereği) 64
7. Mevcut Bina Yapı Malzeme Bilgileri Beton Sınıfı: BS9, Çelik Sınıfı: S220, Elastisite Modülü: 237500 kg/cm 2 (TS 500) 8. Mevcut Yapı Elemanlarının Boyut Bilgileri Kolon ve Kiriş Boyutları : Değişken, Döşeme kalınlığı: 15 cm (Plak Döşeme) 9. Mevcut Binanın Yük Bilgileri Döşeme Sabit ve Hareketli Yükü (G 1,Q) : Değişken, Kiriş Yükü (G 2 ): Değişken 10. Taşıma Gücü Malzeme Katsayıları Beton: 1.5, Çelik: 1.15 11. Taşıma Gücü Yük Katsayıları Sabit Yük: 1.4, Hareketli Yük : 1.6 50 Yılda Aşılma Olasılığı %2 Olan Deprem Durumu İçin Can Güvenliği ve %10 Olan Deprem Durumu için Hemen Kullanım Performans Hedeflerinin İrdelenmesi Sta4-Cad yapı analiz programı ile Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi kullanılarak ve mevcut bina bilgileri girilerek hesaplanan okul binası; DBYBHY Bölüm 7 Tablo 7.7 ye göre, bina kullanım amacı ve türü İnsanların Uzun Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar kısmına girdiğinden, 50 yılda aşılma olasılığı %2 olan deprem durumu için Can Güvenliği (CG) ve %10 olan deprem durumu için Hemen Kullanım koşullarına göre performans hedefinin yeterli olup olmadığı tespit edilmiştir. Can Güvenliği ve Hemen Kullanım Performans Düzeyleri için Güçlendirme Projesinin Gerekliliğinin İrdelenmesi Okul binasından elde edilen analiz sonuçları değerlendirildiğinde; binaya etkiyen eşdeğer deprem yükünün binanın taşıyabileceği sınırların çok üzerinde olduğu, Can Güvenliği (CG) Performans Düzeyi için; mevcut durumdaki kirişlerinin %30 undan fazlasının İleri Hasar Bölgesinde olduğu, kattaki kesme kuvvetinin %30 undan fazlasının Minimum Hasar Bölgesi ni aşmış kolonlar tarafından taşındığı görülmektedir. Ayrıca Hemen Kullanım (HK) Performans Düzeyi için mevcut durumdaki kirişlerinin %10 undan fazlasının Belirgin Hasar Bölgesi ni aştığı, Minimum Hasar Bölgesini aşan kolonların olduğu görülmektedir. Elde edilen bu veriler ışığında, 50 yılda aşılma olasılığı %2 olan deprem durumu için Can Güvenliği Performans Düzeyi ve 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem durumu için Hemen Kullanım Performans Düzeyi koşullarının her ikisinin de sağlanmadığı ve DBYBHY Bölüm 7 ye göre güçlendirmenin gerekli olduğu görülmektedir. Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu Binasının Güçlendirme Projesinin Hazırlanması Adana ili Ceyhan Özel Güven Varlı Okulu binasının mevcut durumunun analiz sonuçlarına bakılarak; sistemde bulunan tüm kolonların mantolanması ve sisteme yeni perdeler eklenmesi şeklinde bir güçlendirme yolu tercih edilmiştir. 65
Yapı, okul binası olduğu için; güçlendirme yapıldıktan sonra, Hemen Kullanım (HK) ve Can Güvenliği (CG) Performans Düzeylerini sağlayacak şekilde güçlendirme projesi hazırlanmış ve proje sonunda elde edilen analiz sonuçları aşağıda özetlenmiştir. Güçlendirilmiş Bina Bilgileri Sisteme yeni eklenecek olan elemanlara ait bilgiler aşağıda verilmiştir. 1. Yeni Eklenecek Elemanların Yapı Malzeme Bilgileri Beton Sınıfı:BS30, Çelik Sınıfı:S420, Elastisite Modülü: 318000 kg/cm 2 2. Güçlendirilmiş Yapı Elemanlarının Boyut Bilgileri Kolon ve Kiriş Boyutları: Değişken, Döşeme kalınlığı: 15 cm (Plak Döşeme) 50 Yılda Aşılma Olasılığı %2 Olan Deprem Durumu İçin Can Güvenliği ve %10 Olan Deprem Durumu için Hemen Kullanım Performans Hedeflerinin İrdelenmesi Sta4-Cad yapı analiz programı ile Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi kullanılarak ve güçlendirilmiş bina bilgileri girilerek hesaplanan okul binası; DBYBHY Bölüm 7 Tablo 7.7 ye göre, bina kullanım amacı ve türü İnsanların Uzun Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar kısmına girdiğinden, 50 yılda aşılma olasılığı %2 olan deprem durumu için Can Güvenliği (CG) ve %2 olan deprem durumu için Hemen Kullanım (HK) koşullarına göre performans hedefinin yeterli olup olmadığı tespit edilmiştir. Can Güvenliği ve Hemen Kullanım Performans Düzeyleri için Analiz Sonuçlarının Değerlendirilmesi Okul binasından elde edilen analiz sonuçları değerlendirildiğinde; yapıya etkiyen eşdeğer deprem yükünün, taşıma kapasitesine oranla çok daha az olduğu, Can Güvenliği (CG) Performans Düzeyi için; her kattaki İleri Hasar Bölgesindeki kirişlerin %30 oranını geçmediği, kattaki kesme kuvvetinin tamamının Minimum Hasar Bölgesi ndeki kolonlar tarafından taşındığı görülmektedir. Hemen Kullanım (HK) Performans Düzeyi için bakıldığında da, her kattaki Belirgin Hasar Bölgesi ndeki kirişlerin %10 oranını geçmediği, kolonların tamamının Minimum Hasar Bölgesi nde olduğu görülmektedir. Elde edilen bu veriler ışığında, depremin 50 yılda aşılma olasılığı %2 durumu için Can Güvenliği Performans Düzeyi ve depremin 50 yılda aşılma olasılığı %10 durumu için Hemen Kullanım Performans Düzeyi koşullarının sağlandığı ve güçlendirmenin yeterli olduğu anlaşılmaktadır. Yapıya etkiyen eşdeğer deprem yükünün, taşıma kapasitesine oranla çok daha az olduğu incelenince, güçlendirme projesinin ekonomik boyutlarda yapılmadığı düşünülebilir. Ancak okul türü yapılarda 50 yılda aşılma olasılığı %10 deprem durumu için Hemen Kullanım Performans Düzeyi hedeflendiğinden kolonların tümünün Minimum Hasar düzeyinde olması öngörülmektedir. Okul binasında bulunan kolonların neredeyse tamamının bu hasar düzeyinin üzerinde 66
olmasından dolayı mantolanması yoluyla güçlendirilmesi gerekmiştir ve bu nedenle güçlendirme maliyeti ekonomik boyutların üzerinde hesaplanmıştır. Tartışma ve Sonuçlar Bu çalışmada, 2007 yılında yürürlüğe giren DBYBHY 2007 ye uygun olarak mevcut bir binanın depreme dayanıklılığının değerlendirilmesi ve gerekli olması halinde güçlendirme projelerinin hazırlanması hedeflenmiştir. Bu amaçla öncelikle proje mühendislerince yaygın olarak kullanılan Sta4- Cad ve IdeStatik yapı analiz programları yardımıyla basit çerçeveli 5 katlı bir bina üzerinde Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ve Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak analizler yapılmış ve elde edilen sonuçlar uluslararası çevrelerce kabul gören Etabs yapı analiz programının sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, Etabs ile büyük ölçüde uyumlu olduğu anlaşılan Sta4-Cad programı ile Adana ili Ceyhan ilçesinde bulunan bir okul binası herhangi bir deprem durumunda yeterli olup olmadığını görmek için analiz edilmiş ve gerekli görülmesi üzerine güçlendirme projesi yapılmıştır. Bu kapsamda çıkarılan sonuçlar aşağıda sıralanmaktadır. Sta4-Cad yapı analiz programı ile Eşdeğer Deprem Yükü ve Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak yapılan analizlerde; Etabs programı ile büyük ölçüde uyumlu sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Değerlerin hepsinin aynı çıkmasının beklenemeyeceği aşikârdır. Bu nedenle, Sta4-Cad yapı analiz programının sonuçlarının güvenilir olduğu sonucuna varılmıştır. IdeStatik yapı analiz programında Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile analiz imkanı bulunmaması önemli bir eksikliktir. DBYBHY 2.6.2. Tablo 2.6.da verilen şartlar sağlanarak Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile bina tasarlayabilmek mümkündür. Ayrıca sistemin genel davranışını görebilmek, hem taşıyıcı hem de ekonomik olacak bir yapı tasarlayabilmek adına bu yöntemle bir ön analiz yapmanın gerekliliği unutulmamalıdır. Aynı program ile Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak yapılan analizde elde edilen sonuçların, Etabs programının sonuçlarından çok farklı olduğu görülmüştür. Bu nedenle, IdeStatik programının analiz sonuçlarının yeterince güvenilir olmadığı sonucuna varılmıştır. Türk Deprem Yönetmeliği ne 2007 yılında ilk kez güçlendirme adı altında bir bölüm eklenmiştir. Programların kendisini bu yeni yönetmeliğe adapte etmesinin zaman alacağı çıkan sonuçlardan anlaşılmıştır. Bunun neticesinde Etabs gibi programlar kullanarak diğer yapı analiz programlarının doğruluğunu teyit etmek daha güvenilir olacaktır. Bina performansının değerlendirilmesinde önemli bir faktör olan Etki/Kapasite Oranlarının doğruya en yakın biçimde hesaplanabilmesi gerekmektedir. Bu nedenle hesapların alternatif yazılım ve yöntemler ile gerçekleştirilmesi ve sonuçlarının doğruluğunun teyit edilmesi büyük önem arz etmektedir. Mevcut durum analizlerinde yapının mevcut malzeme dayanımları kullanıldığı için, saha çalışmasının önemi ortaya çıkmaktadır. Binalardan bilgi toplanması konusuna yeni yönetmelikte geniş yer verilmiştir. Yapılacak güçlendirme projesinin sonunda; öngörülen deprem etkisine karşı koyabilecek bir 67
taşıyıcı sistem oluşturulması ve ekonomik çözümler sunulmasının bir arada sağlanması gerektiği unutulmamalıdır. Bunun için de, yapının mevcut durumunun yerinde görülmesi ve gerekli tetkiklerin yapılması gerekmektedir. Mevcut yapılara etkiyen deprem yüklerinin hesaplanması için kullanılan denklemlerde R a değeri 1 olarak alınmaktadır. Bu da hesap edilen deprem yüklerinin binanın deprem anında alacağı yüklerden daha fazla hesaplandığı anlamına gelmektedir. Güçlendirmenin yapıya ekonomik olarak bir külfet getirdiği unutulmamalıdır ve güçlendirmeden sonraki analiz sonuçları çok iyi incelenmeli, yönetmeliğin vermiş olduğu sınır değerlerin üzerinde bir yapı tasarlanmamasına ekonomik bir yapı tasarımı açısından dikkat edilmelidir. İnşaat mühendislerimizin de bu yeni yönetmeliğe adapte olabilmeleri için bu konuda daha fazla seminerler yapılmalı ve açılan seminerlerin sonucunda yeterlilik sınavları yapılarak mevcut yapıların değerlendirilme ve güçlendirilmelerinin, bu konuda eğitilmiş kişilerce yapılması sağlanmalıdır. Kaynaklar DBYBHY, 2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik TS 498, 1997, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri TS 500, 2001, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları 68