Bu çalışmada, gömülü yapıların tasarımında ve projelerinde sıklıkla kullanılan serbest alan deformasyon metodu ve basitleştirilmiş çerçeve metoduna göre iki farklı zemin türü için analizler yapılmıştır. Bu yöntemlere ek olarak Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018)’nde dayanma yapılarına gelen yük kabulleri ile de gömülü yapı analiz edilmiştir. Perdeli çerçeveli sistemin göz önüne alındığı çalışmada, zemin parametreleri için Yıldız Metro İstasyonu ve Ataköy Metro İstasyonu bölgesine ait veriler kullanılmıştır.
Gömülü yapıların deprem analizinde TBDY-2018 dayanma yapılarına gelen yük kabullerinin kullanılması, genel kabul görmüş serbest alan deformasyon metodu çözümüne yakın ve yol gösterir nitelikte sonuçlar vermiş olup, zemin şartlarının kötüleştiği bölgede genel olarak TBDY-2018 değerlerinin serbest alan deformasyon metoduna göre daha yüksek sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu da serbest alan deformasyon metodunun depremselliği az olan ve sağlam zemin olarak nitelendirilebilecek yerlerde basit ve etkili tasarım aracı olarak kullanılmasını doğrular niteliktedir. TBDY-2018’den gelen yük kabulleri ile yapılan çözüm farklı zemin türlerinde ve farklı kesit boyutlarında yapılacak yeni analizlere yol göstermesi açısından yenilikçi bir yaklaşım olarak değerlendirilebilir.
YAZAN:
Tuna Tugay Vatansever / Emay Uluslararası Mühendislik ve Müşavirlik
Prof. Dr. Tülay Aksu Özkul / İTÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü
1. GİRİŞ
Ülkemiz nüfusunun büyük çoğunluğunun deprem bölgelerinde yoğunlaştığı bilinen bir gerçektir. Özellikle büyük kentlerde artan nüfus dikkate alındığında ulaşım ve park hizmetleri her geçen gün önem kazanmakta, bunun sonucu olarak toplu taşımaya ve otoparklara duyulan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu ihtiyacı karşılamak ve şehirlerin alanını etkin kullanabilmek için gömülü yapılar önem kazanmaktadır. Sismik aktiviteye maruz kalabilecek bu yapıların deprem etkisindeki davranışı birçok etkene bağlıdır. Bunların başında yapı türü, yapı boyutları, derinliği, zemin özellikleri, taşıyıcı sistem seçimi ve depremin büyüklüğü gibi parametreler gelmektedir.
Bu çalışmanın amacı, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018’de (TBDY-2018) dayanma yapıları tasarımında esas alınan yükler ile gömülü yapıların çözümünde kabul görmüş yöntemlerin başında gelen serbest alan deformasyon metodu ve basitleştirilmiş çerçeve yöntemlerini kıyaslayarak, deprem yönetmeliğinin kapsamına girmeyen yer altı yapılarına yeni bir yaklaşım getirmektir.
2. GÖMÜLÜ YAPILARIN SİSMİK ANALİZİ VE TASARIM İLKELERİ
Gömülü yapılar, yüzey yapılarına göre daha farklı özelliklere sahiptir. Örneğin; bir aç-kapa yer altı yapısı inşasında hem zemin hem yapı hem de yapının üzerine örtülen dolgu malzemesinin özelliklerinin birbirinden farklı olması gibi özellikler, yer altı yapılarının yüzey yapılarına göre daha farklı mühendislik yaklaşımları ile tasarlanmasını gerekli kılar. Yer altı yapılarına yüzey yapılarından farklı yaklaşım getirilmesi, deprem etkisi altında da geçerli olmaktadır. Yer altı yapılarının deprem etkisi altında davranışını incelemek için pratikte kullanılan ve literatürde önerilen çeşitli analiz yöntemleri geliştirilmiştir. Gömülü yapıların deprem etkilerine göre tasarımında basit analitik elastik çözümlerden psödo statik veya eşdeğer statik çözümlere, yapı ve zeminin göreli rijitlikleri ile zemin-yapı etkileşimini dikkate alan analizlere, gelişmiş ve daha kesin bir model kullanılarak zemin-yapı sisteminin tam dinamik sayısal analizini dikkate alan yöntemlere kadar çok geniş yelpazede çözüm yöntemi tercih edilmektedir.
2.1 Gömülü Yapıların Deprem Etkisi Altındaki Analizi
Yapı etrafını saran zeminin ataleti, yapının ataletinden görece daha büyüktür. Bu nedenle gömülü yapının tepkisi de çevresini saran zeminin tepkisi ve geçici zemin deformasyonları tarafından büyük ölçüde etkilenmektedir. Bu özellik yer altı yapılarının sismik davranışını yüzey yapılarına göre farklı kılmaktadır. Tünellerin veya aç-kapa yöntemi ile inşa edilen gömülü yapıların sismik tasarımında büyük miktarda kalıcı deformasyonlarla sonuçlanan yer göçmelerin olmadığı varsayımı ile tasarımda sismik dalgaların jeolojik ortamda yol açtığı deformasyonlarla ilgilenilir. Bu deformasyonlar sismik dalgaların yumuşak yapay dolgularla etkileşimi ve yüzey dalgalarının oluşumu dolayısıyla oldukça karmaşıktır.
Tasarım amaçları için bu karmaşık deformasyon davranışı basit biçimlere ayrılabilir. Yer altı yapıları sismik hareketler altında üç tip şekil değiştirme davranışı gösterir. Bunlar, eksenel yönde sıkışma ve uzama, eğrilik, ovalleşme ve ötelenmedir (Hashash vd., 2001).
2.2 Gömülü Yapılar için Hedeflenen Performans Düzeyleri
Literatürde gömülü yapıların deprem tasarımı için iki ayrı senaryo depremi ve bunlara karşılık gelen iki ayrı performans hedefi Çizelge 1’de tanımlanmıştır.
a. ODE - İşletim tasarım depremi: Yapının tasarım ömrü içerisinde makul (en az bir deprem) biçimde gerçekleşmesi beklenen yer hareketi olarak tanımlanır. Bu yer hareketinde hedef yapısal sistemin servise devam etmesi ve yapının çok az hasar alması ya da depremi hasarsız atlatmasıdır.
b. MDE - Maksimum tasarım depremi: Yapının tasarım ömrü içerisinde aşılma olasılığı (%2) oldukça küçük olan yer hareketi olarak tanımlanır. Bu yer hareketinde öngörülen hedef, yapısal sistemin deprem anında ve sonrasında kamusal güvenliği sağlamasıdır (Wang, 1993).
Çizelge 1. Deprem performans düzeyleri
Devamlı servis kriteri, depremin hemen sonrasında yapının kullanıma sürekli açık kalmasını hedeflemektedir. Sınırlı servis kriteri ise, yapının depremden birkaç gün sonrasında sınırlı kullanımını, tam işletmenin ise kısa bir süre sonra sağlanabilmesini amaçlamaktadır.
Minimum hasar seviyesi esasen elastik davranışı içermektedir. ODE deprem seviyesinde istenen performans kriterinin sağlanması için yapı deprem yükleri altında elastik ötesi davranışa geçmemelidir. Tamir edilebilir hasar seviyesinde tanımlanan hasarlar ve bu hasarların tamiri işletmeyi sadece minimum düzeyde etkileyecektir. Bu nedenle MDE depremi için can güvenliğini riske sokmayacak düzeyde elastik ötesi davranışa izin verilecektir.
2.2.1 Çalışma kapsamında kullanılan analiz yöntemleri
Gömülü yapılara gelen deprem etkilerini belirlemek için çeşitli analiz yöntemleri geliştirilmiştir. Bunlardan en yaygın olanları, dinamik toprak basıncı metodu, serbest alan deformasyon metodu, basitleştirilmiş çerçeve metodu ve sonlu elemanlar yöntemi olarak sayılabilir. Bu çalışmada, TBDY-2018 Deprem Etkisi Altında Dayanma Yapılarının Tasarımı için Kurallar Bölümünde açıklanan yükler dikkate alınarak gömülü bir yapının çözümü irdelenmiş; ayrıca uluslararası alanda kabul görmüş yöntemlerden serbest alan deformasyon metodu ve basitleştirilmiş çerçeve metodu kullanılarak yapılmış çözümler ile kıyaslanmıştır.
2.2.1.1 Serbest alan deformasyon metodu
Serbest alan deformasyon metodu, serbest alan kayma deformasyonu ya da serbest alan bozulma deformasyonu olarak da bilinir. Bu yaklaşımda sismik dalgalardan kaynaklanan deformasyonlar, yapı ve kazı varlığını göz ardı ederek tahmin edilir. Ardından bu deformasyonlar yapıya tatbik edilir. Şekil 1’de gösterildiği üzere dikdörtgen kesitin, etrafındaki zemin ile eşit miktarda hareket edeceği varsayımına dayanmaktadır. Bu yöntem sismik yönden zemin bozulmalarının görece az görüldüğü bölgelerde ve depremselliği az olan yerlerde, yapı esnekliğinin zeminden fazla olduğu durumlarda basit ve etkili tasarım aracı olarak kullanılır. Yapısal tepkiler yer değiştirme esasına dayandığından rijit yapılar daha büyük sismik yüklere maruz kalmaktadır. Bu nedenle rijit yapılar yerine esnek yapıların tercih edilmesi daha doğru olacaktır (Wang, 1993). Yöntem etrafındaki zeminler ile benzer rijitliğe sahip gömülü yapılar için önerilmektedir.
Şekil 1. Serbest alan deformasyon metodunda yanal hareket
2.2.1.2 Basitleştirilmiş çerçeve metodu
Basitleştirilmiş çerçeve yöntemi de diğer yöntemler ile kıyaslandığında geniş bir uygulama alanı bulmakta ve zemin-yapı tepkilerini göreceli olarak daha etkin bir şekilde belirlemektedir. Problem, sonlu elemanlar yöntemlerine göre daha kolay bir şekilde modellenebilmektedir.
Bu yöntemde, ilk olarak yapıda deprem etkileri altında oluşması muhtemel deplasmanlar, zemin ile yapı arasındaki rölatif rijitliğe bağlı olarak bulunmakta ve sonrasında bu deplasmanlar nedeniyle oluşan kesit kuvvetleri statik analizle hesaplanmaktadır (Şekil 2). Zeminin deprem yükleri altında azalan kayma modülü (zeminin rijitliği) makul doğrulukla tahmin edildiği takdirde, bu yöntem, gömülü yapıların ön tasarımında başarıyla kullanılabilmektedir (Ülgen vd., 2015). Wang (1993) tarafından tavsiye edilen prosedür yapı geometrisinin belirlendiği, zemin profilinin iyi bilindiği ve deprem kaydının seçildiği durumlarda uygulanabilir.
Şekil 2. Basitleştirilmiş çerçeve metodu yanal deformasyonlar
NOT: Bu makale, medya sponsoru olduğumuz ve 5-7 Haziran 2023 tarihlerinde Maden Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi ve İBB Raylı Sistem Daire Başkanlığı birlikteliğiyle İstanbul’da düzenlenen 5. Yeraltı Kazıları Sempozyumu’ndan derlenmiştir.
ŞANTİYE®
Daha iyi yapılar için...
16 Aralık 2024
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 2020-2024 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Chryso, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, 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, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, 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, Wermut, Wilo 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.
