Deprem hasarları temelde "yapısal istikrar"la bağlantılıdır... Yapısal çöküş "hatalı tasarım", "zayıf yapılaşma", "su yalıtımı eksikliği", "uygun olmayan malzeme kullanımı", "bakımsızlık", "açıklık artırmak için binanın taşıyıcı sistemine hasar verilmesi" ve daha birçok nedenle meydana gelebilir...
Dr. Atila Gürses tarafından hazırlanan "Binalar Depremde Niçin Hasarlanır?" başlıklı çalışmadan derlediğimiz bazı bölümleri Şantiye® okurlarıyla paylaşıyoruz... Makalenin tam versiyonuna BİTÜDER'in web sitesinden ulaşabilirsiniz.
YAZAN: Dr. Atila Gürses / ONDULİNE Avrasya A.Ş.
Bizim, "deprem ne zaman", "kaç kilometre derinlikte", "kaç şiddetinde olacak" vb. sismologları ilgilendiren konuların tartışmasını uzmanlarına bırakıp, bir deprem ülkesi olduğumuzu zihinlerimize hiç unutmayacağımız şekilde kazımamızın zamanı geldi de geçti bile...
Türkiye’nin kaçınılmaz gerçeği "deprem"dir ve ülkemizin her yerinde her an deprem olma riski vardır. Türkiye ve yakın çevresinde 2022 yılında 20288 adet deprem gerçekleşmiştir. 12.07.2023 - 17.07.2023 tarihleri arasında 499 deprem gerçekleşmiştir. Bu rakamlar, depremden kaçmamızın mümkün olmadığını açık bir şekilde gösteriyor. O halde depremden korkmak yerine etkilenmemek için gereken önlemleri almalıyız. Burada 2006 yılında yitirdiğimiz, dünyanın sayılı deprem mühendislerinden biri olan çok değerli hocam, Prof. Müfit Yorulmaz’ ın bir anekdotunu aktarmak istiyorum: "Kısa bir süre sonra şiddetli bir sarsıntı oldu ve koşarak koridora fırladım. O da ne? Hiç kimse yok! Ofislerin koridorlara bakan camlarından herkesin masalarında sakin bir şekilde çalıştığını görünce, utanarak ve başkalarının beni görmediğini umarak sessiz bir şekilde odama döndüm. Evet, orası Japonya’ydı ve Japonlar binalarını depremlere dayanıklı olarak inşa ettikleri için depremden korkmadıklarına göre benim de korkmama gerek yoktu".
Tablo 1. Çözümü yapılan depremlerin yıllara göre dağılımı.
06 Şubat 2023 tarihinde Kahramanmaraş’ın ilçeleri Pazarcık ve Elbistan merkezli, 7.7 MW ve 7.6 MW şiddetinde gerçekleşen ve 10 ilimizde ve Suriye’nin kuzey bölgesinde çok büyük yıkıma ve can kaybına neden olan 2 büyük deprem, dünyadaki tüm deprem uzmanlarının ilgisini çekti ve bu depremlerin sonuçları ile ilgili birçok araştırma yapıldı. Prof. David Alexander’ın (UCL Institute for Risk & Disaster Reduction) yorumu hemen hemen tüm araştırmaların özeti olarak kabul edilebilir.
A-YAPISAL ÇÖKÜŞÜN NEDENLERİ
Deprem hasarları temelde yapısal istikrarla bağlantılıdır. Yapısal çöküş; hatalı tasarım, zayıf yapılaşma, su yalıtımı yapılmaması, uygun olmayan malzeme kullanımı, bakım yapılmaması, açıklık artırmak için binanın taşıyıcı sistemine verilen hasarlar ve daha birçok nedenle meydana gelebilir.
1. HATALI TASARIM
Depremler sırasında yapısal çöküşün ana nedenlerinden biri hatalı tasarımdır. Bir depremin uyguladığı yanal kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlanmamış binaların kolon, kiriş ve diğer bileşenleri, depremin neden olduğu şiddetli zemin hareketi ile kırılma noktasına kadar gerilir ve iletilen enerjiyi emip dağıtamadığı (sönümleyemediği) için genellikle en zayıf noktalarından kırılarak binanın çökmesine neden olur. Uygun şekilde güçlendirilmemiş binalar da çökmeye karşı hassastır [3, 4].
1.1 Kat Planlarında Düzensizlik ve Rijitlik
Yapının burulma davranışı, yapısal tasarım sırasında dikkate alınmadığı takdirde, bir depremde yapıda ciddi hasar oluşacaktır. En yaygın uygulamalar, burulma modlarının baskın hale gelmesini önlemek için yapının rijitliğini değiştirmektir (Bkz. Şekil 1)
Şekil 1. Kat planları düzensiz tasarlanmış bina örneği.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, rijitliği düşük olan bölgenin yanal deformasyonu, perde duvar alanına kıyasla daha yüksek yanal sapmaya sahiptir. Geometrik merkez ve rijitlik merkezi çakışmıyor. Daha yüksek yanal sapmaya maruz kalan alandaki kolonlar, yüksek eğilme hareketi ve kesme kuvvetleri geliştirebilir. Kolonların yapısal kapasitesi bu kuvvetleri taşımak için yeterli değilse, kolon başarısız olabilir ve binanın bir kısmının veya tamamının çökmesine neden olabilir.
1.2 Kısa Kolon Efekt
Kısa kolon, yüksekliği diğer kolonlardan önemli ölçüde daha az olan bir kolon türüdür ve binalarda ciddi yapısal hasarlara neden olabilir. Ana strüktürdeki bütün kolonlar aynı yükseklikte olsa bile, bölme duvarları kolon yüksekliğini azaltabilir.Kısa kolonların efektine neden olan durumlardan bazıları şu şekildedir.
Kolonlar arasına blok tuğla ile alçak duvar yapılması, Yanal yükler uygulandığında, zemin yanal yönde saptırılır. Benzer şekilde, kolon üst kısmı alt ucuna oranla yanal olarak hareket eder. Normal kolonlar, kısa kolonlara oranla daha fazla hareket özgürlüğüne sahiptir. Kısa kolonun diğer kolonlarla aynı yanal sapmaya sahip olması gerekmesine rağmen hareket etmeye karşı dirençlidir. Sonuç olarak, daha büyük bir yükü hareket ettirme direnci kısa kolon tarafından karşılanacaktır. Bu farklılık tasarımda dikkate alınmadıysa, kısa kolonlarda hasarlanma meydana gelebilir (Bkz. Şekil 2).
Şekil 2. Bölme duvarlı kısa kolon örneği.
Kolonların, orta kısımlarından bir kiriş ile birbirine bağlanması (Bkz. Şekil 3),
Şekil 3. İlave kirişli kısa kolon örneği.Eğimli zeminde inşa edilen binalarda, alttaki kolonlar uzun, üstteki kolonları kısa olacak şekilde tasarım yapılması Şekil 4),
Şekil 4. Eğimli zeminde kısa kolon.
2. ZAYIF YAPILAŞMA
Çöküşün bir başka nedeni de zayıf yapılaşmadır. Bu problem, binaların tasarlandığı şekilde inşa edilmemesi halinde ortaya çıkabilir. Örneğin, bir binanın temeli uygun şekilde kazılmamışsa veya bina uygun şekilde güçlendirilmemişse, deprem sırasında çökme olasılığı daha yüksektir [3].
2.1 Zemin sıvılaşması nedeniyle temel arızası
Dolgu zeminler ve zemin emniyet gerilmesi düşük zeminlerde, büyük bir deprem esnasında sıvılaşma oluşması (ağırlık taşıma kabiliyetinin yok olması) riski çok yüksektir.
Tasarım sırasında sondaj deliği araştırma verilerine dayanarak toprak sıvılaşması riskini belirlemek ve deprem durumunda bu tür arızaları önlemek için atılması gereken adımları belirlemek tasarımcının sorumluluğundadır.
Ayrıca yapının etkileşim ile davranışını anlamak için tasarım ile toprak-kazık-bina etkileşimine dikkat edilmelidir.Kazık Temellerinin toprak altı ara seviyelerindeki toprak katmanlarında zemin sıvılaşması halinde kazıkta ek bükülme momenti ve kesme kuvvetleri gelişecektir. Zemin sıvılaşması, kesit takviyelerinin ek stresi taşımak için yeterli olmaması halinde, kazık temellerin bozulmasına neden olacaktır (Bkz. Şekil5).
Şekil 5. Zemin sıvılaşması nedeni ile kazık temellerin hasarlanması.
2.2 Zeminde Aşırı Oturma ve Binanın Devrilmesi
Yapı inşa edilmeden önce düzgün bir şekilde iyileştirilmeyen basınçlı zemin, deprem nedeniyle aşırı deformasyona uğrayabilir.İç toprak tabakasının sıvılaşması, bina temeli ile birlikte üst toprak tabakalarının oturmasına neden olabilir. Dengesiz zemin kapasiteleri deprem ile tetiklenirse bina devrilebilir.
Binalar iki ana nedenle devrilebilir:
Zemin taşıma problemleri: Binanın dikey ve yatay yönde sallanması nedeniyle temel altındaki toprak aşırı strese maruz kalır. Bunun bir sonucu olarak, temelde hasarlanma olasılığı vardır. Sığ bir temelde, temelin bir kısmının zemininin hasarlanması, binanın devrilmesine neden olabilir.
P-Delta Etkisi: Binanın aşırı sapması, binanın yük eksantrikliğine neden olur. Ek olarak, kalıcı deformasyon, bir depremin etkisinden dolayı yapının yük merkezini değiştirir.
Bunun bir sonucu olarak, binanın devrilme olasılığı vardır (Bkz Şekil 6).
Şekil 6. P Delta etkisi.
2.3 Yumuşak Kat
Teknik açıdan katlardan birinin diğer katlara göre yanal yönde sertleşmelerin düşük olması yumuşak kat etkisi olarak değerlendirilebilir. Genellikle zemin katı otopark olarak değerlendirilen binalarda rastlanan bir problemdir. Depremlerden kaynaklanan yanal yükler uygulandığında, yanal güvenliği yüksek zeminler kuvvetleri taşıyabilecek ve yanal sapmaları kontrol edebilecektir. Bununla birlikte, yumuşak kat, zeminin bozulmasına yol açan aşırı yanal deformasyona sahip olacaktır. Bu tür hasarlar binaların çökmesine neden olur (Bkz. Şekil 7). Aşırı açıklıklı ara katlarda da yumuşak kat efekti oluşabilir.
Şekil 7. Yumuşak kat efekti nedeni ile çöken bina.
2.4 Deprem Nedeniyle Kazık Başı Arızası
Binalar, depremlerden kaynaklanan yanal yükler nedeni ile devrildiğinde, üst yapıda meydana gelen diğer yapısal hasarlara ek olarak kazık başlığı birleşim yerlerini etkileyen aşırı yükler nedeni ile kazık başlarında göçme meydana gelebilir (Bkz. Şekil 8).
Şekil 8. Kazık başı arızası halinde binanın hareketi.
Kazık başlığı zemin kirişleri ile birlikte çok yüksek rijitliğe sahip olduğu için, kazık ve kazık başlığı bağlantısı problem çıkma olasılığı en yüksek zayıf nokta olacaktır. Hasar oluşması, zemin ve yapının etkileşimini daha da kötüleştirecektir.
2.5 Yetersiz süneklik
Binanın sünekliği, deprem yüklerine karşı binaların tasarımında dikkate alınan çok önemli bir faktördür. Rijit bina, deprem kuvveti altında elastik davranış yapan, deprem yükleri altında az yer değiştirme yapan ve başlangıçtaki davranışına göre tanımlanan binadır. Sünek bina, deprem kuvveti altında dayanımını fazla kaybetmeden elastik ötesi davranış yaparak mafsalların oluşmasını sağlayan ve bu şekilde deprem enerjisinin sönümlenmesini gerçekleştiren binadır.
Bir binanın depreme dayanıklı olabilmesi için aşağıdaki üç özellik aynı anda sağlanmalıdır.
a) Yeterli Ötelenme Rijitliği olmalı
b) Yeterli Eleman Dayanıklığı olmalı
c) Yeterli Süneklik olmalıdır.
Binanın sünekliği donatı detaylandırması ile kontrol edilir. Betonarme elemanın detaylandırılması yapılırken karşılanması gereken özel gereksinimler vardır.Binanın sünekliği arttıkça, rijitliği azalacaktır. Binanın rijitliği azalınca periyodu artacaktır. Periyot artınca deprem kuvvetleri azalacaktır. Bu şekilde deprem enerjisi sönümlenmiş olacaktır. Ayrıca, kiriş ve kolonların, kolon ve temelin bağlantısının bozulması, yapısal bozulmaya neden olabilir.
- Betonarme binaların sünek davranış gösterebilmeleri için:
- Basit eğilme hesabında sünek kırılma şartına kesinlikle uyulmalı
- Bileşik eğilme hesabında aşırı gevrek kırılmaya imkan verilmemeli
- Kiriş ve kolonda eğilme kırılmasının, kesme kırılmasından önce meydana gelmesi kesinlikle sağlanmalı
Donatıların ara mesafesi, kenetlenme boyu, bindirme boyları, paspayları ve düğüm noktalarına yakın etriye sıklaştırmaları statik projesine bire bir uygun olarak yapılmalıdır. Bilinçsizce detaylandırılan donatı, betonarmeye süneklik kazandırmaz ve çok ani, tahripkar ve gevrek kırılmalara yol açar [9].
2.6 Yetersiz Yanal Sertlik
Binaya uygulanacak yanal yükler, betonarme strüktür ve perde duvarlar (kesme duvarları) tarafından paylaşılacaktır. Betonarme perde olmaması halinde tüm yükler çerçeve yapısı tarafından karşılanacaktır.
Betonarme perdeler binanın yanal yüke dayanma kapasitesini arttırdığı için tasarımda betonarme perde ve çerçeve etkileşimi dikkate alınmalıdır. Betonarme perde, ana ekseninde diğer eksende olduğundan daha serttir. Düzleminde etkili olan dikey ve yatay kuvvetlere nispeten sert direnç sağlayan birincil bir yapı olarak kabul edilir. Bu kombine yükleme koşulu altında, bir kesme duvarı uyumlu eksenel, kesme, burulma ve eğilme gerinimleri geliştirir ve karmaşık bir iç gerilim dağılımına neden olur. Bu sayede yükler binanın temeline dikey olarak aktarılır. Bu nedenle, 5 kritik başarısızlık mekanizması vardır. Başarısızlık mekanizmasını belirleyen faktörler geometri, yükleme, malzeme özellikleri, kısıtlama ve konstrüksiyonu içerir [10] (Bkz. Şekil 9).
Tasarımda betonarme perdelerin yerlerinin doğru seçilmesi ve yanal yükleri karşılayabilecek yeterli betonarme perde alanının sağlanması, depremde binanın hasarlanmasını önlemek için bir zorunluluktur.
2.7 Bitişik Nizam Binalarda Bırakılması Gereken Deprem Derzleri
Bırakılacak minimum derz boşluğu, 6 m yüksekliğine kadar en az 30 mm olacak ve bu değere 6m’den sonraki her 3 m’lik yükseklik için en az 10 mm eklenecektir. Bina blokları arasındaki derzler, depremde blokların bütün doğrultularda birbirinden bağımsız olarak çalışmasına olanak verecek şekilde düzenlenmelidir [11].
3. YALITIMSIZ TEMELLER
Yapısal çöküşün en önemli nedenlerinden biri de, binanın temellerinde suya karşı önlem alınmamasıdır. Temellerinde su yalıtımı olmayan veya hatalı su yalıtımı uygulanan binalarda, temel donatısında paslanma başlar. Korozyon sonucu donatı çaplarında azalma olurken, oluşan korozyon ürünlerindeki hacim artışı, beton paspaylarında çatlamaya yol açarak zararlı maddelerin beton içine girişini ve taşınımını artırır [5]. Ayrıca, korozyon sonucu beton ile donatı arasındaki aderans da azalır [6]. Bunların sonucunda donatının kesiti 10 yıl içinde 1/3 oranında, taşıma kuvveti 2/3 oranında azalır ve yapıdan beklenen servis ömrü sağlanamaz [7], (Şekil 9).
İçeriğin tümüne BİTÜDER'in web sitesinden ulaşabilirsiniz.
ŞANTİYE®
Daha iyi yapılar için...
4 Şubat 2025
Türkiye'nin en ESKİ ve en çok ZİYARET EDİLEN şantiyesi: ŞANTİYE®...
İnşaata dair "KAYDADEĞER" ne varsa... 1988'den bu yana...
Şantiye®nin ürettiği, derlediği ve yayınladığı içeriklerde öncelik “KAMUSAL YARAR”dır...
Ve yayınlanan içeriğin “ÖZEL” olmasına özen gösterilir...
BASILI DERGİ + E-DERGİ + SANTİYE.COM.TR + SOSYAL MEDYA + DİJİTAL PLATFORMLAR...
İnşaat sektörünün buluşma noktası Şantiye®, “Güven”i temsil eden “Basılı bir Yayın” olma özelliğinin yanı sıra yenilenen web sitesi, Turkcell Dergilik ve Türk Telekom E-Dergi gibi mobil uygulamalardaki varlığı, 42 bin E-Bülten abonesi ve 85 bin sosyal medya takipçisi-bağlantısıyla inşaat sektörünün en önemli iletişim platformlarından biri olmaya her ortamda devam ediyor... 1988'den bu yana...
Şantiye® ayrıca yapı sektörüne "Şantiye'nin Yıldızı Ödülü", "Yılın Yeşil Yapı Malzemesi / Teknolojisi Ödülü" ve "Şantiyeden Kareler Fotoğraf Yarışması" gibi farklı organizasyonlarla da katkı sunuyor.
Şantiye®nin son sayısı da dahil 1988 yılından bugüne kadar yayınlanan TÜM SAYILARINA E-Dergi olarak göz atmak için lütfen tıklayın...
Şantiye®, başta ABONELERİ olmak üzere 2020-2025 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Artus, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Chryso, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, Deutsche Messe, Duyar Vana, DYO, Efectis ERA, Ekomaxi, Elkon, Emülzer, Eryap, Filli Boya, Fixa, Fullboard, Form Endüstri Ürünleri, Form Endüstri Tesisleri, Form MHI (Mitsubishi Heavy Industries) Klima, Garanti Leasing, GF Hakan Plastik, Gökçe Brülör, Grundfos, Hilti, IQ Alüminyum (by Deceuninck), İNKA, İntek, İpragaz, İstanbul Teknik, İzocam, İzoser, Kalekim, Knauf, Knauf Insulation, Komatsu, Köster, Kuzu Grup, LG, Marubeni, Masdaf, Master Builders Solutions, MBI Braas, Meiller Kipper (Doğuş Otomotiv), Messe Frankfurt, Messe München/Agora Tur., Mekon, Mitsubishi Chemical, Molecor, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, Samsung, Saray Alüminyum, Schüco, Selena (Tytan), Sentez Mekanik, Serge Ferrari, Shell, Siemens, Sistem İnşaat, Soudal, Sika, Şişecam, Temsa, TMS, Tekno Yapı, Türk Ytong, Tremco illbruck, Vaillant, Vekon, Viessmann, Wermut, Wilo, Winsa, XCMG ve Xylem’in değerli katkılarıyla hazırlanmaktadır.
ABONE OLMAK İÇİN
Bir yıllık abonelik bedelimiz olan 1200 TL (6 Sayı, KDV Dahil)'yi TR70 0001 0008 5291 9602 1550 01 IBAN no’lu hesabımıza (Ekosistem Medya) yatırıp; ardından dekontu, açık adresinizi ve fatura bilgilerinizi (şahıs ise TC kimlik no; firma ise vergi dairesi-numarası) santiye@santiye.com.tr adresine e-posta veya 0532 516 03 29 no’lu telefona WhatsApp / SMS aracılığıyla ulaştırabilirsiniz.
