VİSKOZ SÖNDÜRÜCÜ SİSTEMLERİN YÜKSEK KATLI BETONARME OFİS BİNALARININ DEPREM DAYANIMI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim 2007, İstanbul Sixth National Conference on Earthquake Engineering, 16-20 October 2007, Istanbul, Turkey VİSKOZ SÖNDÜRÜCÜ SİSTEMLERİN YÜKSEK KATLI BETONARME OFİS BİNALARININ DEPREM DAYANIMI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ ASSESSING EFFECTIVENESS OF VISCOUS DAMPERS IN SEISMIC MITIGATION OF HIGH-RISE R/C OFFICE BUILDINGS Esra Mete GÜNEYİSİ 1 ve Gülay ALTAY 2 ÖZET Maliyet-yarar analizi deprem dayanımının artırılması amacıyla uygulanan güçlendirme yöntemlerinin etkisinin, can ve mal kaybının önlenmesi açısından sağladığı yararın güçlendirme uygulamasının maliyeti ile karşılaştırılarak, değerlendirilmesinde kullanılan etkili bir yöntemdir. Maliyet-yarar analizinin uygulanması, özellikle yönetimlerin deprem öncesi planlama ve güçlendirme çalışmaları yaptıkları İstanbul gibi orta ve yüksek derece deprem bölgelerinde yararlı olmaktadır. Bu çalışmada, Mecidiyeköy de bulunan ofis binalarının tipik özelliklerini taşıyan on iki katlı sünek olmayan betonarme ofis binası seçildi. Mevcut binanın güçlendirilmesinde, pasif viskoz söndürücü sistemler binanın etkili sönümleme oranı (ζ eff ) %10, %15 ve %20 olacak şekilde tasarımı yapıldı ve pasif viskoz söndürücü sistem kullanımının binanın güvenirliğinde sağladığı iyileşme, öncelikle hasar olasılık eğrileri oluşturularak, daha sonra da maliyet-yarar analizi yapılarak değerlendirildi. Hasar olasılık analizinde, deprem hareketlerindeki değişkenliği gösterebilecek tasarım spektrumu ile uyumlu üretilen 240 yapay deprem ivmesi, binanın güçlendirme öncesi ve sonrası non-lineer dinamik davranışının belirlenmesinde kullanıldı. Log-normal dağılıma sahip hasar olasılık eğrileri maksimum yer ivmesine bağlı olarak oluşturuldu. Sonuç olarak, olasılık analiz sonuçları bölge için belirlenmiş olan hasar riski ile birleştirilerek, viskoz söndürücü sistemlerin deprem zararlarının azaltılmasındaki etkisi, yapısal performansın değerlendirilmesine ek olarak ekonomik açıdan da mevcut ve güçlendirilmiş binalar için maliyet yarar analizleri yapılarak incelendi. Analiz sonuçlarına göre, %20 etkili sönümleme oranı için tasarımı yapılan viskoz söndürücü sistem uygulamasının diğer güçlendirmeler için elde edilen maliyet-yarar oranından tüm zaman aralıkları için daha fazla olduğu, ayrıca 5 yıl ve sonrası için tüm güçlendirme uygulamalarının maliyet açısından da yarar sağladığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Güçlendirme, Maliyet-yarar analizi, Pasif viskoz söndürücü sistemler ABSTRACT Cost-benefit analysis (CBA) is a significant tool used in seismic hazards mitigation to show if the benefits to life and property protected through mitigation efforts exceed the cost of the mitigation activity. This is particularly useful in regions of moderate and high seismicity regions, such as İstanbul, where officials are beginning to develop retrofit programs, in addition to conducting pre-earthquake planning. In this study, a twelve storey non-ductile R/C office building, which represents the typical properties of the high rise office buildings located in Mecidiyeköy region, was selected. The fragility curves were developed for the economic loss estimation as well as a basis for assigning retrofit prioritization for the R/C office buildings in Mecidiyeköy region. For the purpose of seismic retrofitting, external passive fluid viscous damper systems were designed to provide the structure with different effective damping ratios (ζ eff ) of 10%, 15%, and 20%; and the improvement of the system reliability achieved through the use of the dampers was assessed firstly through fragility, then cost-benefit analysis. In the fragility analysis, a set of 240 artificially generated earthquake ground motions compatible 1 Arş.Gör.Dr., Boğaziçi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Bebek, İstanbul, meteesra@boun.edu.tr 2 Prof. Dr., Boğaziçi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Bebek, İstanbul, askarg@boun.edu.tr 61

62 Söndürücü Sistemlerin Ofis Binalarının Deprem Dayanımı Üzerindeki Etkisi with the design spectrum selected to represent the variability in ground motion were developed to study nonlinear dynamic responses of the structures before and after retrofit. By combining fragility analysis results with the seismic hazard risk of the region, the effectiveness of viscous damper systems in the retrofit of the high rise R/C building is further investigated based on economic point of view by performing cost-benefit analysis. Consequently, it is observed that the benefit-cost ratio of the retrofitting designed to provide 20% effective damping is higher than the other two retrofitted cases for all the relevant time horizons considered. It is also observed that it would be cost effective to retrofit the existing building with any of the retrofit alternatives after five years or more. Keywords: Retrofitting, Cost-benefit analysis, Passive viscous damper systems GİRİŞ 1999 İzmit depremi sonrasında, betonarme yapıların önemli bir bölümü orta ve ağır hasar görmüş, 18000 den fazla kişi yaşamını yitirmiş, ülkemiz ekonomisi 20 milyar dolarlık bir kayba maruz kalmıştır (USGS, 2000). Aktif bir deprem kuşağı üzerinde yer alan ülkemizde olası yeni depremlerde de benzeri olumsuz sonuçların meydana gelmemesi için, deprem dayanımı yeterli olmayan yapılar için uygulanabilir güçlendirilmelerin belirlenerek can ve mal kaybının en aza indirilmesi gerekmektedir. Yapısal güçlendirme önerilerinin uygulanabilmesindeki temel nokta güçlendirilmenin ekonomik açıdan uygulamaya değer olup olmadığının belirlenmesidir. Maliyetyarar analizi planlanan güçlendirmenin sağlayacağı faydanın maliyetine göre parasal değerler cinsinden karşılaştrılabilmesini ve ekonomik açıdan karar verilebilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada, maliyet-yarar analizi ile, pasif viskoz söndürücü sistemlerin yüksek katlı betonarme ofis binalarının güçlendirilmesindeki uygulanabilirliği incelenmiştir. Önerilen yaklaşım 1970-1980 arası inşa edilen yüksek katlı betonarme ofis binalarının tipik özeliklerini taşıyan, İstanbul Mecidiyeköy de bulunan mevcut oniki katlı betonarme ofis binası seçilerek uygulanmıştır. Pasif akışkan viskoz söndürücü sistem uygulanarak binanın güçlendirilmesi amaçlanmış; aynı tip fakat farklı özelliklerdeki söndürücü sistemler kullanılarak, bina etkili sönümleme oranı (ζ eff ) %10, %15 ve %20 olacak şekilde üç farklı tasarım ve uygulama yapılmıştır. Bu amaçla, mevcut ve güçlendirilmiş binalar için sismik kayıp tahmini, hasar olasılık eğrileri oluşturularak belirlenmiştir. Hasar olasılık eğrileri, değişik deprem ivmeleri altında oluşabilecek yapısal hasar olasılıklarının, deprem şiddeti-hasar aşılma olasılığı ilişkisi olarak ifade edilmesini sağlamaktadır. Daha sonra da maliyet-yarar analizi uygulanarak, elde edilen hasar olasılık eğrileri depremin zamana bağlı oluşma olasılığı ile birleştirilmiş, güçlendirmenin zaman içinde hasarı ve çökmeyi önleyerek sağlayacağı faydanın, güçlendirmenin maliyeti ile karşılaştırılması yapılarak, güçlendirme uygulamaları ekonomik açıdan da değerlendirilmiştir. ÖRNEK BİNA SEÇİMİ VE GÜÇLENDİRME UYGULAMALARI Bu çalışmada, İstanbul Mecidiyeköy de bulunan oniki katlı gerçek bir betonarme ofis binasının mevcut ve güçlendirilmiş durumları incelenmiştir. Söz konusu bina, birçok yönden İstanbul ve çevresindeki 1970-1980 arası inşaa edilmiş olan ofis tipi yapıları temsil ettiği için seçilmiştir. Bina iş merkezi olarak tasarlanmış olup moment mukavemetli betonarme çerçeveli sistemden oluşmaktatır. Anılan bina Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkındaki Yönetmelik (1998) tanımına göre Z2 yerel zemin kategorisinde yer almaktadır. Bina kat alanı 989 m 2 ve bina kat yüksekliği ise 2.75 m dir. Mevcut binada kullanılan betonun karakteristik basınç dayanımı 16 MPa, buna karşılık gelen elastisite modülü 27000 MPa, donatı çeliğinin akma dayanımı ise 220 MPa olarak belirlenmiştir. Binanın kat planı ve kesit detayları Şekil 1 de verilmiştir. Mevcut binanın deprem dayanımının artırılmasında, pasif akışkan viskoz söndürücü sistemler kullanılmıştır. Çünkü, pasif akışkan viskoz söndürücü sistemler, kolon ve kirişlerde oluşabilecek fazladan yapısal yüklemeyi kaldırabilecek, yapısal malzeme kalitesi çok kötü olmayan binalara uygulanabilen yeni bir güçlendirme tekniğidir. Söndürücü sistemlerin yerleşimi Şekil 2 de verilmiştir. Bu söndürücü sistemlerin bina etkili sönümleme oranı (ζ eff ) %10, %15 ve %20 olacak

E. M. Güneyisi ve G. Altay 63 şekilde FEMA 273 (1997) ve FEMA 274 (1997) e göre üç ayrı tasarımı yapılmış, kullanılan viskoz söndürücü sistemlerin özellikleri her bir güçlendirme durumu için Tablo 1 de verildiği şekilde belirlenmiştir. Şekil 1. Mevcut bina kat planı ve kesit görünümü

64 Söndürücü Sistemlerin Ofis Binalarının Deprem Dayanımı Üzerindeki Etkisi Şekil 2. Pasif viskoz söndürücü sistemlerin a) kat planı ve b) kesit görünümü üzerinde yerleşimi Tablo 1. Pasif vizkoz söndürücü sistemlerin yapısal özellikleri No Sağladığı Etkili Sönümleme Oranı Sönünmele Sabiti (kns/m) Güçlendirme-1 ζ eff =%10 362 Güçlendirme-2 ζ eff =%15 725 Güçlendirme-3 ζ eff =%20 1087 SİSMİK HASAR OLASILIK TAHMİNİ Maliyet-yarar analizi sırasında oluşabilecek hasar maliyetinin tahmini için öncelikle mevcut ve güçlendirilmiş binaların sismik hasar olasılıkları, hasar olasılık eğrileri oluşturularak belirlenmiştir. Yer Hareketinin Modellenmesi Sismik kayıp tahminindeki önemli basamaklardan biride depremlerdeki değişkenliği yeterince temsil edebilecek değişik büyüklüklerde deprem ivmelerinin seçilmesidir. Bu sebeple, hedef ivme spektrumuyla uyumlu yapay yer ivmesi kayıtları Deodatis (1996) tarafından önerilen ve daha sonra da Saxena vd. (2000) tarafından geliştirilen yöntem kullanılarak üretilmiştir. Hedef ivme spektrumu olarak, Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkındaki Yönetmelik (1998) te tanımlanan zemin özelliklerine bağlı olarak belirtilen ivme spektrumu kullanılmıştır. Maksimum yer ivmesi (PGA) değerleri 0.01g ile 1.0g arasında değişen 240 yapay deprem ivmesi kaydı MATLAB programı kullanılarak üretilmiştir. Hasar Olasılık Eğrilerinin Oluşturulması Hasar olasılık eğrileri, deprem şiddeti cinsinden belirtilen deprem etkileri altında yapısal hasar oluşma olasılığını ifade etmekte kullanılmaktadır. Hasar olasılık eğrileri üzerindeki herhangi bir nokta, verilen büyüklükteki deprem şiddetinde yapı üzerinde oluşması muhtemel hasar oranını göstermektedir (Saxena vd., 2000; Smyth vd., 2004; Erberik ve Elnashai, 2004; Kirçil ve Polat, 2006; Güneyisi, 2007; Güneyisi ve Altay, 2007). Bu çalışmada, yapıların deprem yükleri altındaki davranışları doğrusal olmayan zaman tanım alanında dinamik analiz yapılarak incelenmiştir. Dinamik analizlerde IDARC versiyon 6.1 yapısal analiz programından yararlanılmıştır. Oluşturulan 240 yapay deprem ivme kaydının her biri altında yapının davranışı maksimum göreli kat ötelemesi cinsinden kaydedilmiş ve elde edilen bilgiler istatistiki analizler yapılarak hasar olasılık eğrileri

E. M. Güneyisi ve G. Altay 65 mevcut ve güçlendirilmiş binalar için oluşturulmuştur. Hasar seviyeleri HAZUS (1997) de verildiği üzere dört ana hasar durumu (az, orta, ağır ve çökme hasar seviyesi) göz önüne alınarak incelenmiştir. Mevcut ve güçlendirilmiş binalar için az, orta, ağır ve çökme hasar seviyeleri için elde edilen hasar olasılık eğrileri Şekil 3 de görülmektedir.

66 Söndürücü Sistemlerin Ofis Binalarının Deprem Dayanımı Üzerindeki Etkisi Şekil 3. a) Mevcut Bina, b) Güçlendirme-1, c) Güçlendirme-2, d) Güçlendirme-3 için elde edilen hasar olasılık eğrileri Yer Hareketinin Yıllık Gerçekleşme Olasılığının Belirlenmesi Mevcut ve güçlendirilmiş binaların sismik hasar tahmininde, hasar olasılık eğrileri oluşturulup yapısal hasar tahminlerine ulaşıldıktan sonraki adım, değişik büyüklükteki yer sarsıntılarının yıllık gerçekleşme olasılığının belirlenmesidir. Yer hareketinin maksimum yer ivmesine bağlı olarak

E. M. Güneyisi ve G. Altay 67 yıllık gerçekleşme olasılığı Mecidiyeköy bölgesi için Şekil 4 de görülen eğri kullanılarak belirlenmiştir. Şekil 4. Mecidiyeköy için maksimum yer ivmesi aşılma olasılığı eğrisi (Sarı, 2003) MALİYET-YARAR ANALİZİ Maliyet-yarar analizi ile gelecekte oluşması beklenen deprem durumunda mevcut binada oluşması beklenen hasar ile güçlendirilen binada oluşması beklenen hasar durumundaki farkın bugünkü parasal değerle ifade edilebilmesi, bir başka değişle net bugünkü yararın hesaplanması amaçlanmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada her bir güçlendirme durumunun belirli zaman aralıkları için sağladıkları parasal yarar net bugünkü değerle hesaplanmış, ayrıca yarar-maliyet oranı hesaplanarak oransal olarak da belirlenmiştir. Hasar Seviyeleri için Maliyet Hesabı Her bir hasar seviyesi maliyet hesabı (H k ); yapısal onarım ve değiştirme, bina içindeki ekipman kaybı, tekrar yerleşim, gelir kaybı ve insan kaybına bağlı olarak aşağıdaki formülde verildiği şekilde maliyet hesabı yapılmıştır. H = HM + HM + HM + HM + HM (1) onarım içerik barınma gelir insan k k k k k k Bu formülde H k : (k=1 az; k=2 orta, k=3 ağır, k=4 çökme) hasar seviyesini; HM onarım : taşıyıcı ve taşıyıcı olamayan elemalardaki hasarların onarımı veya yenilenmesini, HM içerik : bina içerisindeki ekipman kaybını, HM barınma : yeniden barınmanın sağlanmasını, HM gelir : gelir kaybını ve HM insan : insan kaybına bağlı maliyetleri göstermektedir. Maliyetlerin hesabında HAZUS (1997) tarafından ticari, profosyonel ve teknik alanlarda kullanılan yüksek katlı betonarme binalar için önerilen değerler maliyet-yarar analizi için bir örnek teşkil etmesi amacıyla kullanılmıştır. Örneğin, taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan elemanlar için oluşan yapısal kayıpların maliyeti HAZUS da önerildiği üzere, bina maliyetinin yüzdesi cinsinden hesaplanmıştır. Taşıyıcı elamanlarda az hasar seviyesi için kayıp oranı bina maliyetinin %1 i, ağır hasar seviyesi için ise %100 ü olarak kabul edilmiştir. Barınma maliyetinin binanın tamamı veya bir bölümünün kullanılmaz duruma gelmesiyle oluştuğu ve bu maliyetin geçici konutun kira

68 Söndürücü Sistemlerin Ofis Binalarının Deprem Dayanımı Üzerindeki Etkisi maliyeti ve taşınma maliyetinden oluştuğu düşünülmüş, bina tamir süresi, kira maliyeti ve taşınma maliyetine bağlı olarak hesaplanmıştır. İnsani kayıplara bağlı maliyetlerin hesaplanmasında, deprem ve insan kaybı arasındaki ilişkinin belirlenmesi, HAZUS (1997) tarafından önerilen yaralanma derecesine bağlı insani kaybın tanımlaması ile gerçekleştirilmiştir. Literatürde insani kayıplar için kabul edilen birim maliyet değeri 1 milyon dolardan 8 milyon dolara kadar değişmektedir (Keech vd., 1989). FEMA 228 (1992) de insani kayıplara bağlı maliyetlerin belirlenmesine yönelik yaklaşımlar ve insani kayıplar için belirlenen maliyetler özetlenmektedir. Burada verilen değerlerin Türkiye için nasıl dönüştürülebileceği bilinmediği için, bu çalışmada en az değer olan 1 milyon dolar insan kaybına bağlı birim maliyet olarak alınmıştır. Temel maliyet-yarar analizinin yapılabilmesi için deprem olması durumunda mevcut ve güçlendirilmiş binalar için belirli zaman içinde beklenen ekonomik kayıpların tahmin edilmesi gerekmektedir. Seçilen T yıl sonra olması muhtemel ekonomik kayıpların bugünkü değerinin tahmini T 4 HM TM = PGA e P H PGA d PGA PGAmin (1 + f ) PGAmax λ( PGAmin )( t 1) k λ( ) ( k ) ( ) (2) T 1 t= 1 k= 1 denklemiyle hesaplanmıştır (Symth vd., 2004). Bu denklemde; λ(pga): T yıllında maksimum yer ivmesinin değerinin (PGA) aşılma olasılığını, e -λ(pgamin)(t-1) : geçmiş (t-1) yılda yıkıcı bir deprem oluşmama olasılığını, HM k yapının k=1, 2, 3, 4 ile tanımlanan hasar seviyelerinden herhangi birisine tabi olması olayını, P(H k PGA) ise maksimum yer ivmesinin PGA değerine eşit olması halinde sadece H k olayının gerçekleşme olasılığını, T analizde incelenen zaman dilimini, f ise faiz oranını göstermektedir. Maliyet-yarar analizinde önemli parametrelerden biri de doğru faiz oranının seçilmesidir. Gelecekte oluşması beklenen kaybın ya da karın bugünkü değerle ifade edilmesini sağlamaktadır. Faiz oranını artırmak gelecekde beklenen yararın bugünkü değerini düşürürken, aynı şekilde faiz oranını azaltmak gelecekde beklenen yararın bugünkü değerini artırmaktadır. FEMA 227 (1992) e göre devlet sektöründeki yatırımlar için %3-4 faiz oranının alınması, özel sektördeki yatırımlar içinse bu oranın %4-6 olarak alınması yeterli görülmektedir. Bu çalışmada, faiz oranı %5 olarak alınmıştır. Sonuç olarak yukarıdaki denklem kullanılarak, sismik hasar olasılıkları, hasar maliyetleri ile birleştirilerek, mevcut ve güçlendirilmiş binaların 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30 ve 50 yıl içinde depreme maruz kalma durumunda sebep olacakları ekonomik kayıplar Tablo 2 de verildiği şekilde hesaplanmıştır. Tablo 2. Mevcut ve güçlendirilmiş binalar için tahmin edilen hasar maliyeti (TM, 1000$) Tahmini Hasar Maliyeti (1000 $) Yıl Güçlendirilen Binalar (TM z ) Mevcut Bina Güçlendirme-1 Güçlendirme-2 Güçlendirme-3 1 228.15 106.79 72.82 56.64 2 435.00 203.61 138.83 107.98 3 622.53 291.39 198.68 154.54 4 792.55 370.98 252.95 196.75 5 946.70 443.13 302.15 235.01 10 1526.60 714.58 487.23 378.97 25 2232.70 1045.10 712.60 554.26 50 2425.30 1135.20 774.06 602.07 Mevcut Bina Güçlendirme Maliyetleri Maliyet-yarar analizi için mevcut ve güçlendirilmiş binaların hasar görmesi durumlarında oluşabilecek maliyetin yanında mevcut binanın güçlendirme maliyetlerinin de belirlenebilmesi gerekmektedir. Pasif viskoz söndürücü sistemlerle yapılması düşünülen güçlendirme uygulamasının maliyeti Tablo 3 de verildiği üzere uzman kişi ve firmalardan temin edilmiştir.

E. M. Güneyisi ve G. Altay 69 Tablodan da görüldüğü üzere viskoz söndürücü sistemlerin yapısal özellikleri arasındaki farklılıklar, uygulama maliyetlerinde büyük farklara sebep olmamaktadır. Tablo 3. Mevcut Bina Güçlendirme Maliyetleri (M z, 1000$) Güçlendirme Durumları Maliyeti (M z ) Güçlendirme-1, ζ eff =10% 475 Güçlendirme-2, ζ eff =15% 500 Güçlendirme-3, ζ eff =20% 550 Yarar-Maliyet Oranının Hesaplanması Uygulanan güçlendirmelerden beklenen fayda (bugünkü değerle), güçlendirmenin uygulanma durumunda sağlanacak kayıp maliyetinden (TM z ), uygulanmama durumunda tahmin edilen kayıp maliyeti (TM mevcut ) ve güçlendirme maliyeti (M z ) çıkartılarak Tablo 4 de görüldüğü gibi hesaplanmıştır. Güçlendirme-3 için tahmin edilen yararın üç yıl sonra sağlanmaya başlandığı, Güçlendirme-1 ve Güçlendirme-2 alternatiflerinin uygulanması durumunda ise beklenen yararın beş yıl sonra sağlanmaya başladığı gözlenmiştir. Maliyet-yarar analizinde farklı alternatiflerinde kıyaslanmasında çok kullanılan bir parametre olan yarar-maliyet oranı, her bir güçlendirme durumu için, güçlendirmeden beklenen faydanın güçlendirme maliyetine olan oranı şeklinde, Şekil 5 de görüldüğü gibi bulunmuştur. Tablo 4. Güçlendirilmiş binalar için tahmin edilen yarar (TY z, 1000$) Tahmini Yarar (1000 $) Yıl Güçlendirme-1 Güçlendirme-2 Güçlendirme-3 1-353.84-391.87-375.69 2-243.81-251.03-220.18 3-144.06-123.35-79.21 4-53.63-7.60 48.60 5 28.37 97.35 164.49 10 336.82 492.17 600.43 25 712.40 972.90 1131.24 50 814.90 1104.04 1276.03 3.5 3.0 Yarar-Maliyet Oranı. 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1 2 3 4 5 10 25 50 Güçlendirme-1 0.26 0.49 0.70 0.89 1.06 1.71 2.50 2.71 Güçlendirme-2 0.28 0.54 0.77 0.99 1.18 1.90 2.78 3.02 Güçlendirme-3 0.31 0.60 0.86 1.09 1.30 2.10 3.07 3.33 Yıl Şekil 5. Güçlendirilmiş Binalar için Maliyet-Yarar Oranı

70 Söndürücü Sistemlerin Ofis Binalarının Deprem Dayanımı Üzerindeki Etkisi ÖZET VE SONUÇLAR Son depremlerde ortaya çıkan büyük ekonomik kayıplar, güçlendirme uygulamalarının seçiminde sadece yapım maliyeti düşünülerek değil, uzun vadedeki yarar maliyet oranı düşünülerek rasyonal kararlar alınması gerekliliğini ortaya koymuştur. Maliyet-yarar analizi güçlendirme uygulamalarının karşılaştırılmasında, oluşabilecek hasar durumlarını ve sismik belirsizlikleri de içeren güvenilir bir yöntemdir. Bu çalışmada yüksek katlı betonarme ofis binalarının deprem performanslarının, güçlendirme öncesi ve sonrası için, öncelikle hasar olasılık eğrileri oluşturularak, daha sonra da hasar olasılık analizi sonuçlarının bölgesel özelliklerle birleştirilerek, mevcut ve güçlendirilmiş binaların maliyet-yarar analizi ile de değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Mevcut ofis binasının deprem dayanımının sağlanmasında yeni güçlendirme uygulamalarından pasif akışkan söndürücü sistemlerin farklı tasarım uygulamalarının incelenmesi amaçlanmıştır. Öncelikle, mevcut bina ve incelenen güçlendirme alternatifleri için geliştirilen hasar olasılık eğrileri ile, güçlendirmelerin sağlayacağı iyileştirmeler hakkında kolayca anlaşılabilecek istatistiki olarak anlamlı bilgiler elde edilmiştir. Bütün hasar durumları için, akışkan viskoz söndürücü sistemlerin tasarım etkili sönümleme oranı arttıkça, binanın deprem performansında sağladığı iyileşme etkisi de, sağa doğru kayan hasar olasılık eğrilerinden de görüldüğü üzere artmaktadır. Geliştirilen hasar olasılık eğrileri kullanılarak yapılan maliyet-yarar analizi sonucunda, tüm güçlendirme uygulamalarının beş yıl ve sonrası için yarar sağladığı görülmüştür. Etkili sönümleme oranı %20 i sağlayacak şekilde tasarımı yapılan pasif viskoz söndürücü sistem uygulamasının diğer güçlendirme uygulamalarından tüm zaman dilimleri için daha fazla yarar-maliyet oranını sağladığı, düşünülen zaman dilimi arttıkça güçlendirme alternatiflerinin sağladıkları fayda-maliyet oranı arasındaki farkında arttığı gözlenmiştir. Bu çalışmada uygulanan yöntem, Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde betonarme ofis binalarına uygulanabilecek pasif vizkoz söndürücü sistemlerin seçimi için bir örnek teşkil etmekte; ancak uygulanan maliyet-yarar analizini detaylandırmak ve daha gerçekçi sonuçlar elde etmek için, Türkiye için faiz oranlarına ve maliyet hesaplarına ilişkin ekonomik analizleri de içeren çalışmaların yapılmasının gerekli olduğu gözükmektedir. Teşekkür Yazarlar bu çalışmaya sağladıkları destek için (FP-6 PROHITECH - Protection of Historical Buildings by Reversible Mixed Technologies - INCO-CT-2004-509119 Projesi) atıncı çerçeve programı kapsamında Avrupa Birliği ne teşekkür ederler. Ayrıca, ilk yazar doktora eğitimi sırasında verdiği destek için TUBİTAK-BAYG Yurtiçi Doktora Burs Programı na teşekkür eder. KAYNAKLAR ABYYHY (1998) Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, İMO İzmir Şubesi, İzmir Deodatis G (1996) Non-stationary stochastic vector processes: seismic ground motion applications, Probabilistic Engineering Mechanics, 11(3):149-167. Erberik MA and Elnashai AS (2004) Fragility analysis of flat-slab structures, Engineering Structures, 26(1):937-948. FEMA 227 (1992) A benefit-cost model for the seismic rehabilitation of buildings, Volume1, Federal Emergency Management Agency, Washington DC. FEMA 228 (1992) A benefit-cost model for the seismic rehabilitation of buildings, Volume2, Federal Emergency Management Agency, Washington DC. FEMA 273 (1997) Guidelines for seismic rehabilitation of buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington DC. FEMA 274 (1997) Commentary on the guidelines for the seismic rehabilitation of buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington DC. Güneyisi EM and Altay G (2007) Seismic fragility assessment of effectiveness of viscous dampers in R/C buildings under scenario earthquakes, Journal of Structural Safety, (in press).

E. M. Güneyisi ve G. Altay 71 Güneyisi EM (2007) Development of fragility curves for seismic vulnerability assessment of high-rise r/c buildings with added viscous dampers, Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye. HAZUS (1997) Earthquake loss estimation methodology, Technical Manual, Federal Emergency Management Agency, Washington DC. Keech W, Hoffer S, Timmerman C, Beradino F (1989) Economic values of Federal Aviation Administration investment and regulatory programs Office of Aviation Policy and Plans, Federal Aviation Administration, Dept. of Transportation, Washington DC. Kirçil MS and Polat Z (2006) Fragility analysis of mid-rise R/C frame buildings, Engineering Structures, 28(9):1335-1345 Sarı A (2003) Energy considerations in ground motion attenuation and probabilistic seismic hazard studies, Ph.D. Thesis, The University of Texas at Austin, USA Saxena V, Deodatis G, Shinozuka M, Feng MQ (2000) Development of fragility curves for multi-span reinforced concrete bridges, Proceedings of International Conference on Monte Carlo Simulation, Balkema Publishers, 499 504. Smyth WA, Altay G, Deodatis G, Erdik M, Franco G, Gülkan P, Kunreuther H, Luş H, Mete E, Seeber N, and Yüzügüllü O (2004) Probabilistic Benefit-Cost Analysis for Earthquake Damage Mitigation: Evaluating Measures for Apartment Houses in Turkey, EERI Earthquake Spectra, 20(1):171 203 USGS (2000) Implication for earthquake risk reduction in the United States from the Kocaeli, Turkey, earthquake of August 17, 1999, U.S. Geological Survey Circular 1193, 64 pp.

72 Söndürücü Sistemlerin Ofis Binalarının Deprem Dayanımı Üzerindeki Etkisi