1. GİRİŞ
Üzerinde yaşadığımız yerkabuğu ya da diğer adıyla litosfer, dış biçimini ve iç yapısını sürekli olarak değiştiren canlı bir varlık gibidir. Hızlı veya yavaş olarak gelişen hareketleri, içinde besler. Bizler, günlük yaşamımızda bu hareketliliğin ve değişikliğin büyük bir bölümünden haberdar olamayız. Kıta oluşturan hareketler olarak tanımlanan sürekli ve yavaş hareketlerin büyüklüğü yılda 1-10 mm kadardır. Yüzbinlerce, milyonlarca yıl sürmektedir. Ancak insanlar tarafından dehşetle duyulan ve saniyelerle ölçülecek süreler içinde gelişen hızlı yerkabuğu hareketleri vardır ki bunları da deprem olarak adlandırıyoruz. Yani yeryüzünde duyulan ve kökeni doğal nedenler olan yer sarsıntılarına deprem veya zelzele denir.
YAZAN:
M. Çeri / İstanbul Büyükşehir Belediyesi Anadolu Yakası Raylı Sistem Şube Müdürlüğü
Arzu Doğru / Emay Uluslararası Mühendislik ve Müşavirlik A.Ş.
Depremler, çoğunlukla büyük elastiki kırıklara bağlı olarak gelişirler. Bu elastiki kırıklara da fay denir. Fay hattının iki ucunda biriken enerji, kütlenin direncini aşınca kırık boyunca kaymalar oluşmakta ve sonuçta deprem olayı meydana gelmektedir. Türkiye’de Kuzey Anadolu Fay Hattı ve Doğu Anadolu Fay Hattı ve Batı Anadolu Fay Hattı olmak üzere toplamda 3 büyük fay hattı bulunuyor. Türkiye deprem ülkesi olması sebebiyle İstanbul Büyükşehir Belediyesi Raylı Sistem Daire Başkanlığı Raylı Sistem Projeler Müdürlüğü olarak proje aşamasında olan projelerimizde deprem tasarım parametreleri en önemli konu olarak ele alınmaktadır.
2. METRO AÇ-KAPA İSTASYON YAPILARI VE TÜNEL YAPILARI DEPREM
TASARIM KRİTERLERİ
Aç-Kapa yapıları ve tünel yapılarının depreme karşı gösterdiği davranışlar, yapının boyutları, derinliği, sistemi, kullanılan malzemenin ve bulunduğu zeminin özellikleri, depremin büyüklüğü ve süresi gibi birçok etkene bağlı olarak meydana gelir. Yeraltı yapısının olası deprem esnasında nasıl bir tepki göstereceğinin hesaplanabilmesi için öncelikle etki etmesi öngörülen tasarım depremin, yeraltı yapısının bulunduğu zeminde nasıl bir etki oluşturacağının iyi bir şekilde irdelenmesi gerekir. Çünkü deprem hareketleri zeminin cinsine ve özelliklerine göre farklı gerilmeler ve yer değiştirmeler oluşturur. Bununla beraber zemin ve yeraltı yapısının etkileşiminin nasıl olduğunun incelenmesi oldukça önemlidir.
Gömülü yapılarda özellikle yukarıda ifade edildiği gibi zemin-yapı etkileşiminin hakim olduğu hareket söz konusudur. Metro istasyon ve tünel yapılarına ait çalışmalar öncelikle olarak güzergah belirlenmesi ile beraber hat boyunca zemin profilini net bir şekilde oluşturacak mesafede sondaj çalışmaları yapılmaktadır. Analiz aşamasında kullanılacak olan parametrelerin belirlenmesinde, sondaj verileri doğrultusunda detaylı, hatta ait Jeolojik-Jeoteknik Etüt ve Geoteknik Parametre raporu hazırlanmaktadır. Tüm hattı içeren Jeolojik profili oluşturularak tünellerin ve istasyonların bulunduğu kota göre hangi zemin bölgesinden geçtiği belirlenmektedir. Buna bağlı olarak hat boyunca örtü kalınlığı, formasyon ve yeraltı su seviyesi belirlenmiş olmaktadır. Her bölge için kritik olan idealize zemin profili oluşturulmaktadır. Bu idealize zemin profiline göre analizde kullanılacak olan zemin parametreler belirlenmektedir. Bunun yanı sıra jeofizik çalışmalar ile ortaya çıkan zemin profili desteklenerek sismik tasarım için en önemli parametrelerden biri olan uygun Vs30 değeri belirlenmektedir.
Metro projelerinde yer alan Tünel/Yeraltı yapıları iki ana kategoriye ayrılabilir:
• Çok katlı, büyük boyutlu yeraltı yapıları (örneğin metro istasyonları, otoparklar)
• Uzun yeraltı yapıları (tüneller).
3. YERALTI YAPILARININ GENEL TASARIM İLKELERİ
Yeraltı yapılarına etkiyen yükler; toprak ve su basıncı, zati yükler, sürşarj yükleri, hareketli yükler, deprem yükleri ve araç yükleridir.
Yeraltı yapılarının deprem etkilerine karşı koyabilecek şekilde projelendirilmeleri ve inşaları için belirli deprem düzeylerine karşı gelen performans hedeflerinin sağlanması gerekmektedir.
Tünellerin ve yeraltı yapılarının deprem davranışı yer hareketi ivmelerinden kaynaklanan atalet kuvvetlerinden ziyade, zemin-yapı ortamının kinematik davranışı (yer değiştirmeleri) tarafından kontrol edilmektedir. Bu açıdan, tünel ve diğer yeraltı yapılarının tasarımında yer değiştirme esaslı tasarımlar ön planda olmalıdır.
Tünel ve diğer yeraltı yapılarının deprem davranışı genelde zemin ortamı ve yapı kesiti yanal rijitliklerinin oranı ve zemin-yapı ara yüzü fiziksel özellikleri tarafından etkilenir ve yeraltı yapıları, içinde bulundukları zemin ortamında bir deprem sırasında veya başka nedenle meydana gelen yer değiştirmelere uymaya çalışırlar. Özellikle yumuşak zemin ortamlarında yer alan tünellerin deprem davranışlarında yapı-zemin etkileşimi önemli rol oynar ve deprem tasarımlarında göz önüne alınmalıdır.
Deprem sırasında tünel gibi uzun yeraltı yapıları boyuna yönde çekme, basınç ve eğilmeden kaynaklanan deformasyonlara maruz kalırlar. Boyuna yöndeki deformasyonlar aynı yönde yayılan deprem dalgalarının yayılım etkisinden ve özellikle değişik zemin ortamlarından geçerken meydana gelen asenkron (eş-zamansız) etkilerden kaynaklanır.
Enine yönde ise kesitte, özellikle düşey yönde yayılan SH dalgalarından kaynaklandığı kabul edilen, enkesit deformasyonları (dairesel kesitte ovalleşme ve dikdörtgen kesitte ise yamulmalar) meydana gelir.
Yapının zemine göre göreceli olarak daha rijit olduğu durumlarda zemin ortamı ile yapı etkileşiminin etkisi dikkate alınmalıdır. Tünellerin kesişmesi, tünel güzergâhı boyunca zemin ortamındaki ani değişiklik ve tünellerin istasyon binası veya havalandırma bacası gibi rijit yapılarla birleşmesi durumlarında özel değerlendirmelerin yapılması ihtiyacı çıkar.
Yapısal rijitlikte veya jeoleoji/zemin şartlarındaki ani değişiklikler nedeni ile kaynaklanacak farklı gerilme ve birim şekil değiştirme ile ilgili sorunların çözümleri için deprem derzleri ve/veya yeterli dayanım ve sünekliliğe sahip bağlantılar gerekir.
Fay atımı, sıvılaşma, şev, şev stabilite sorunları veya diğer zemin problemlerinden kaynaklanan zemin yenilmesi etkileri (kalıcı yer değiştirmeler) gerek tünel güzergâhı ve yeraltı yapısı konumunun seçiminde gerekse bu yapıların tasarımı açısından çok önemlidir.
Aktif fay hatlarını kesen tünellerde depremde büyük deformasyon ve süreksizliklerden kaynaklanan hasarlar görülebilir. Tünel güzergâhlarının aktif (veya aktif faylarla mekanik ilişkisi olan) fayları kesmeyecek şekilde seçilmesi esastır.
4. DEPREM TEHLİKESİ VERİLERİ
Metro hattı çalışmalarında diğer önemli tasarım adımı, deprem yüklerinin belirlenmesidir. Her metro projesi için o hatta özgü deprem etüt raporu hazırlanmaktadır. Hattın güzergahı boyunca geçtiği bölgelerine ait özel Tasarım Bazlı Yer Hareketlerinin Belirlenmesi / Sismik Rapor, deprem konusunda uzman hocalar tarafından hazırlanmaktadır. Burada elde edilen değerlere göre deprem hesabı istasyon ve tünellerde uygulanarak tasarım tamamlanmaktadır.
Yeraltı yapılarında, meydana gelen deprem hareketlerinin özelliklerine ve bu hareketlerin yapının ekseniyle aynı doğrultuda ya da yapı eksenine dik doğrultuda olmasına göre üç farklı türde şekil değiştirme görülür. Bu şekil değiştirmeleri;
- Eksenel esneme ve sıkışma
- Boyuna eğilme (bükülme)
- Ovalleşme (kırılma)
olarak sıralayabiliriz. (Owen ve Scholl, 1981).
5. DEPREM HAREKET DÜZEYLERİ
“Deprem Etkisi Altında Karayolu ve Demiryolu Tünelleri ile Diğer Zemin Yapılarının Tasarımı için Esaslar” Yönetmeliği kapsamında üç farklı deprem yer hareketi düzeyi tanımlanmıştır.
5.1 Deprem Yer Hareketi Düzeyi-1 (DD-1)
DD-1 Deprem Yer Hareketi, tünel/yeraltı yapısının ekonomik ömrü olan 100 yıl içinde aşılma olasılığının %4 ve buna karşı gelen ortalama yinelenme periyodunun 2475 yıl olduğu probabilistik deprem yer hareketi düzeyini tanımlamaktadır. Bu deprem yer hareketi, en büyük deprem yer hareketi olarak da adlandırılacaktır.
5.2 Deprem Yer Hareketi Düzeyi-2 (DD-2)
DD-2 Deprem Yer Hareketi, tünel/yeraltı yapısının ekonomik ömrü olan 100 yıl içinde aşılma olasılığının %20 ve buna karşı gelen ortalama yinelenme periyodunun 475 yıl olduğu probabilistik deprem yer hareketi düzeyini tanımlamaktadır. Bu deprem yer hareketi, tasarım deprem yer hareketi olarak da adlandırılacaktır.
5.3 Deprem Yer Hareketi Düzeyi-2a (DD-2a)
DD-2 Deprem Yer Hareketi, tünel/yeraltı yapısının ekonomik ömrü olan 100 yıl içinde aşılma olasılığının %50 ve buna karşı gelen ortalama yinelenme periyodunun 144 yıl olduğu probabilistik deprem yer hareketi düzeyini tanımlamaktadır.
6. YERALTI YAPILARI RİSK SINIFLARI
Tünel/yeraltı yapılarının Risk Sınıfı, İdare tarafından, deprem sonrası oluşabilecek ulaşım kesintisi kaynaklı insani, stratejik, sosyal ve mali risk boyutları göz önüne alınarak belirlenecektir. Aksi belirtilmediği sürece metro projeleri RS-1 (Normal Riskli Tünel/Yeraltı Yapıları) olarak tasarlanmaktadır.
RS-1 – Normal Riskli Tünel/Yeraltı Yapıları (Tüm metro sistemleri, Karayolu ve Demiryolu Tünelleri)
RS-2 – Yüksek Riskli Tünel/Yeraltı Yapıları (İdare tarafından belirlenecek, istisnai önem ve stratejik özelliğe sahip olan yapılar)
7. PERFORMANS HEDEFLERİ
7.1 Kesintisiz Kullanım (KK) Performans Hedefi
Tünel/Yeraltı Yapısı doğrusal-elastik olarak davranacak ve yapısal unsurlarında sadece ihmal edilebilir düzeyde minimum hasar oluşacaktır. Tünel/Yeraltı Yapısı deprem sonrası incelendikten sonra hizmete devam edecektir.
7.2 Sınırlı Hasar (SH) Performans Hedefi
Tünel/Yeraltı Yapılarının ana yapısal unsurlarında sınırlı düzeyde hasar meydana gelecek ve doğrusal olmayan davranış sınırlı kalacaktır. Onarımın yapılmasını takiben, Tünel/Yeraltı
Yapısı çok kısa sürede hizmete alınacaktır.
7.3 Kontrollü Hasar (KH) Performans Hedefi
Tünel/Yeraltı Yapılarının ana yapısal unsurlarında, can emniyetini sağlayacak ve su basması meydana gelmeyecek düzeyde ağır olmayan ve onarılması mümkün olan kontrollü hasar oluşabilecektir. Hasarların onarımın yapılmasını takiben, Tünel/Yeraltı Yapısı tekrar hizmete alınabilecektir.
DEVAM EDİYOR: Bu makalenin devamı olan “Uygulanacak Hesap/Tasarım Yöntemleri”, “Deprem Yüklerinin Hesaplanması” ve “Sonuç-Tartışma” bölümleri ile tüm görsel dokümanlarına www.uyak.org.tr (5. Yeraltı Kazıları Sempozyumu Bildiriler Kitabı) adresinden ulaşılabilir.
KAYNAKLAR
- Hashhash, Y.M.A., Hook, J.J., Schmidt, B., Yao,J.I-C., 2001, Seismic Design and Analysis of Underground Structures, Tunnelling and Underground Space Technology, ISSN 0886-7798,Volume 16, Issue 4, 247-293.
- Türkiye Karayolları ve Demiryolları Tünelleri ile Diğer Zemin Yapılarının Tasarımı için Esaslar, 2020.
- Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, 2018.
- School, O., National Technical Information Service, 1981, Eartgquake Engineering Of Large Underground Structures, FHWA, Washington, D.C., 279 s
NOT: Bu içerik, 5-7 Haziran 2023 tarihlerinde Maden Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi ve İBB Raylı Sistem Daire Başkanlığı birlikteliğiyle İstanbul’da düzenlenen 5. Yeraltı Kazıları Sempozyumu’nda sunulan “Metro Tünel Projelerinde Deprem ve Tasarım Parametreleri” başlıklı makaleden derlenmiştir.
13 Aralık 2023
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, 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.
