Deprem Hasarları
Deprem

DEPREM SONRASI OLUŞAN HASARLARIN NEDENLERİ VE ALINACAK ÖNLEMLER

3. DEPREM SONRASI HASARLAR VE NEDENLERİ

Yaşanan deprem ve depremler sonrası binalar üzerinde yapılan incelemeler, bazı gerçekleri tüm çıplaklığıyla sergilemekte ve yapılan hataların ne denli büyük olduğunu gözler önüne sermektedir. Her yıkıcı depremde ortaya çıkan hasar nedenlerinin tekrarlanması üzücüdür.

Kuramsal araştırma ve incelemelerle belirlenen hasar ve göçme nedenleri, dünyanın çeşitli  yerlerinde meydana gelen can ve mal kayıpları ile çok pahalıya mal olan 1/1 ölçekli deneylerle de kanıtlanmış durumdadır. Türkiye’de son on yıl içinde, 13 Mart 1992 Erzincan Depremi ve 17 Ağustos 1999 İzmit ve 12 Kasım 1999 Düzce Depremleri bu bağlamda çok öğretici olmuştur.

Buralarda gözlenen hasar görme ya da göçme nedenleri 

Yapı yerinin seçimi

• Yapı yerinin seçiminde başlayan hata ile temel zeminin etkisi, sıvılaşma, devrilme, zayıf- yetersiz temel sistemi yüzünden oturma, zeminde göçme, üst yapı iyi düzenlenmiş olsa bile büyük hasara neden olmaktadır.

Boyutlandırma hatası ve malzeme kalitesi

• Kolonların boyut ve/yada malzeme kalitesindeki yetersizlik. Bu yüzden bina kat döşemeleri üst üste yığılmakta ve aradaki eşya ve insanları ezerek bir yığın oluşturmaktadır.

Zayıf veya yumuşak kat hatası

• Genellikle zemin katlardaki ticari kullanım dolayısıyla meydana gelen zayıf ya da yumuşak katların etkisiyle değişik biçimde göçmeler olmaktadır.

Plan hataları

• Planda düzensizlik yaratan büyük girinti ve çıkıntılar önemli hasara yol açmaktadır.
• Kiriş bağlantısız kolonlar, eksenlerde sapmalar, çerçevelerdeki süreksizlikler de hasar nedenleridir.
• İskelette düzenleme hatası ile ya da bant pencere gereksini mi nedeniyle kat yüksekliğince devam etmeyen duvarlarla oluşan kısa kolonlar, etkileri büyütmekte, sistem yetersiz kalmaktadır.

• Planda bulunan büyük boşluklar döşemenin diyafram etkisine engel olduklarından hasarlar oluş maktadır.

Ağırlık merkezinden uzaklaşılması

• Katlarda rijitlik merkezinin ağırlık merkezinden uzaklaşması nedeniyle meydana gelen burulma, kenar/köşe kolonlarda göçmeye neden olabilmektedir.

Bina çıkmaları

• Konsollara oturan kolonlarla, binadaki çıkmalar dolayısı ile kirişlerle bağlanamayan kolonlar yüzünden hasarlar gözlenmektedir.

Çekiçleme Etkisi

• Bitişik düzendeki binalarda, kat döşemelerinin farklı düzeylerde bulunması durumunda, bir katın öteki binanın bağlantısız yerine çarpması sonucu hasar oluşabilmektedir (Çekiçleme etkisi).

• Bitişik düzendeki binaların sıra başlarındaki, ilki ve sonuncusu çarpma etkisinin aktarılması ile yana kayabilmekte, devrilebilmektedir.

Zayıf Kolonlar

• Kolonların kirişlerden daha zayıf olması durumunda mafsallaşma kolonda başlayarak göçmeye neden olabilmektedir.

• Zayıf iskeletlerde katlar arasında meydana gelen aşırı yatay yer değiştirme sistemde hasar oluşturmasa bile duvarlarda devrilme ve diğer hasarlara neden olabilmektedir.

Konsol yapılması

• Binalarda taşıyıcı sisteme etkisi düşünülmeden yapılan konsollar genellikle taşıyıcı sistemde düzensizliklere neden olabilmektedir.

Kolon – kiriş birleşimleri

• İskeletteki kolon-kiriş düğüm bölgelerine önem verilmemesi, buralardaki ayrıntılarda yapılan hatalar göçmeye kadar götüren hasarlara yol açabilmektedir. (Betonarmede kenetlenme, etriyesizlik, kötü beton kalitesi, çelikte eksik profiller, kötü kaynak işçiliği, ahşapta düşük kaliteli kereste, yetersiz birleşim vb.).

Deprem bölgesinde izlenen hasarlar burada sayılan nedenlerden biri ya da birkaçının bir araya gelmesi ile oluşmaktadır. Görüldüğü gibi gözlenen hasarın çoğu belirtilen basit nedenlerden kaynaklanmaktadır. Acı ve anlaşılması güç olan, yıllardan beri bu nedenleri ortadan kaldıracak önlemlerin alınmamış olması ve belirtilen yetersizliklerin sürekli yinelenmesidir. Yapı tasarlanırken dikkate alınması gereken, etkilere karşı daha güvenli, duyarlığı daha az biçimler seçilmesidir. Bunun yerine getirilmesi , uygun malzeme seçi mi, uygun tasarım ve detaylandırma, tasarıma özel üretim, yapım ve kullanım koşullarının tanımlanması ile sağlanır.

3.1. Planda Düzensizliklerden dolayı deprem hasarları

Depreme dayanıklı bina tasarımında basitlik ve simetri temel ilkelerdir. Bu tür yapıların deprem davranışı kolay anlaşılabilmekte ve depreme dayanıklılık için gerekli ayrıntıların hesaplanması da daha kolay olmaktadır. Basit ve simetrik olmayan yapıların analizlerinin güç olması sonucu statik ve dinamik çözümler çoğunlukla yaklaşık bir biçimde yapılabilmekte, bunun yanısıra bu tip yapılarda deprem sırasında kritik burulma etkileri de ortaya çıkmaktadır. Bu sebeple binanın planda olabildiğince basit geometrik şekillerde tasarlanması hemen hemen tüm dünya yönetmeliklerinde yer alan bir belirlemedir .

Plandaki düzensiz akslar, kolonlar ve konsollar sistemin deprem davranışını olumsuz etkilemektedir. Kiriş bağlantısız kolonlar, çerçevelerdeki süreksizlikler depremde ağır hasarların meydana gelmesine neden olurlar.

Düzensiz plana sahip yapılarda farklı bölümlerin bağlantılarında meydana gelecek hasar sonucu düşey taşıyıcı elemanların kapasitelerinde önemli azalmalar ve kısmi veya toptan göçme oluşabilir.

3.1.1. Burulma Düzensizliği

Ağırlık merkezinden uzaklaşılması

Katlarda rijitlik merkezinin ağırlık merkezinden uzaklaşması sebebiyle meydana gelen burulma düzensizliği, kenar/köşe kolonlarda göçmeye neden olabilmektedir. Herhangi bir deprem yönünde, herhangi bir katta, düşey elemanların (kolon ve perde) rijitlikleri simetrik dağılmamışsa binada rijitliğin az olduğu taraf, çok olduğu tarafa göre daha çok deplasman yapar. En büyük kat arası relatif deplasmanın, ortalama relatif deplasmana oranı 1.2 den büyük ise, sistemde ‘burulma düzensizliği’ vardır, denir.

Burulma etkisi

Planda basitlik ve düzenin sağlanmamış olmasının depremde yarattığı burulma etkisi önemli boyutlara ulaşabilmektedir. Depremde yapıya gelen kuvvetler yapının kütle merkezine etkimektedir. Kütle merkezi birçok yapıda yapının geometrik merkezi olarak alınabilmektedir. Rijitlik merkezi ise yapıdaki kolon ve perde duvar gibi düşey taşıyıcı elemanların rijitliklerinin ağırlık merkezidir. Bu iki merkez arasındaki farklılık yapıya gelen deprem kuvvetlerinin yapıyı rijitlik merkezinden geçen bir düşey eksen çevresinde döndürmesine yol açmaktadır.

blank

 

Şekil 3.1. Burulma düzensizliği ve hasar beklenen bölge

Şekil 3.1’de burulma düzensizliği sonucu yapıda oluşabilecek hasar şekli gösterilmiştir. Perde duvar gibi rijitliği fazla olan elemanların dış merkez ve kütle merkezinden çok uzağa yerleştirilmesi, geometrik olarak simetri olan binanın rijitlik merkezini bozduğu için binayı burulma etkilerine maruz bırakmaktadır.

Rijitliğin az olduğu bölgelerde aşırı zorlanmalar

Bir binanın plandaki geometrisinin simetrik olmayışı, örneğin, -L- planlı olması veya dikdörtgen gibi simetrik bir plan geometrisine sahip olsa da rijitliklerin merkezden uzak topluca binanın bir tarafında bulunması deprem esnasında binanın önemli burulma titreşimleri yapmasına sebep olur. Burulma olan binalarda rijitliğin yoğunlaştığı taraftaki değil, rijitliğin daha az olduğu uçlardaki kolonlara gelen aşırı zorlanmalar ,binanın göçmesine neden olabilmektedir. Bu aşırı zorlanmaları çok hassas bir şekilde tayin etmeli ve bu kolonlar özel bir itina ile boyutlandırılmalıdır.

Düzensiz yapılar

Planda simetrik olmayan yapılar genelde ‘düzensiz’ olarak kabul edilirler. Aşağıdaki şekilde,

a) çok eksenli simetri, b) tek eksenli simetri c) simetri olmayan durumlar gösterilmiştir. (b) ve (c) burulmaya neden olacağından düzensiz yapılardır.

Çok eksenli simetri
a) Çok eksenli simetri
Tek Eksenli Simetri
b) Tek Eksenli Simetri
Simetri yok
c) Simetri yok

Planda simetrik olan yapılar da yeni yönetmeliğe göre düzensiz olabilirler. Şekil 3.4. (b) ve (c)’de gösterilen binalar planları si metrik olmasına karşın ‘düzensiz’dirler. Depremde plandaki çıkıntılar binanın tümünden ayrı hareket ederek, daire içine alınan köşelerde gerilme yığılmalarına, dolayısıyla hasara neden olacaktır. Çıkıntı boyunun bina boyuna oranı azaldıkça bu etki de doğal olarak azalacaktır.

blank
Şekil 3.4. Planda düzensizlikler
Taşıyıcı olmayan elemanların etkisi

Mühendis ve mimarların genelde yaptıkları hesaplarda taşıyıcı olmayan elemanların etkisini ihmal ettikleri görülmektedir. Halbuki dolgu duvar gibi taşıyıcı olmayan yapı elemanları çerçeve ile birlikte çalışarak rijitliği büyük ölçüde artırırlar. Şekil 3.5’deki bina, planı ve taşıyıcı sistemi açısından simetrik olmasına karşın, bina cephesinde tuğla ve cam gibi iki ayrı malzemenin kullanılması nedeniyle simetri bozulmuş ve büyük bir burulma momenti oluşmuştur. Dolgu duvarların etkisini ihmal eden mühendis bunun farkında olmayabilir. Bu nedenle cephe düzenlemesi yapılırken mimarın bu hususlara çok dikkat etmesi gerekmektedir.

blank
Şekil 3.5. Taşıyıcı ol mayan elemanlar nedeniyle asimetrik yapı
Girintilerde oluşacak gerilme

Mimari tasarım aşamasında girintilerde gerilme yığılması olacağı bilinmeli ve bu noktaları daha da zayıflatacak mimari düzenlemelerden kaçınılmalıdır. Şekil 3.6’da bu kritik noktada düzenlenen bir merdiven boşluğu soruna adeta davetiye çıkarmaktadır. Deprem bilincine sahip bir mimar bu tür hataları asla yapma malıdır.

blank
Şekil 3.6. Planda düzensiz yapı örneği

Burulmaya maruz binaların maliyetleri, aynı plan boyutlarında fakat burulmaya maruz olmayan simetrik rijitlikli binalara kıyasla çok fazladır. Mimarların bu konuya özen göstermeleri ve önlem

almaları gerekmektedir.

3.1.2. Diyafram ve Döşeme Boşlukları Düzensizliği

Boşluk alanlarının oranı

Herhangi bir kattaki döşemede merdiven ve asansör boşlukları dahil, boşluk alanları toplamının, brüt alanın 1/3’ünden fazla olması durumunda veya deprem yüklerinin düşey taşıyıcı sitem elemanlarına güvenle aktarılabilmesini güçleştiren yerel döşeme boşluklarının bulunması durumunda döşeme süreksizliği oluşur ve buna ‘döşeme boşluğu düzensizliği’ denir (Şekil 3.7).

Diyafram

Binaya gelen kuvvetleri, düşey elemanlara ileten yatay dayanım elemanlara diyafram denilmektedir. Diyafram olarak nitelendirilen kat ve çatı döşemelerinin yük altındaki davranışı yatay bir kirişe benzetilmektedir. Diyafram düzensizlikleri diğer bina elemanlarındaki düzensizlikler gibi, çekme ve gerilme birikimine neden olmaktadırlar. Boşluğun büyüklüğü ve konumu diyaframın etkinliği için önemli olmaktadır. Bunun sebebinin anlaşılması için diyaframın bir kiriş gibi davrandığının göz önüne alınması gerekmektedir. Kiriş açıklığının artması kirişin yük taşıyıcılığını önemli derecede azaltmaktadır.

Diyaframlar, dayanım sisteminin bir kısmını oluşturduğundan rijit ya da esnek bir şekilde davranabilmektedirler. Bu, diyaframın boyutuna ve malzemeye bağlıdır. Betonarme çerçeveli yapıların yerinde dökme kiriş ve plaktan oluşan döşemelerinin en/boy oranları çok küçük değilse rijit bir diyaframdır. Döşemede çok miktarda boşluk varsa ve en/boy oranı küçük olan bir döşeme ise rijit diyafram gibi davranamamaktadır. Bu boşluklar nedeniyle deprem yüklerinin düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarılabilmesi güçleşmekte veya ani rijitlik azalması olabilmektedir.

blank
Şekil 3.7. Döşeme boşluğundan kaynaklanan düzensizlik örnekleri

Diyaframların döşeme boşlukları düzensizliğine yol açmaması için, bir kat döşemesindeki boşluk alanlarının toplamının o kat döşemesinin brüt alanının 1/3‘ünden fazla olmayacak şekilde tasarlanması gerekmektedir. Diyaframlar kat ve çatı döşemeleri oldukları için sismik rollerinin yanında önemli mimari fonksiyona da sahiptirler. Merdivenler, asansörler ve hava kanalları gibi gereksinimler çok çeşitli diyafram boşlukları oluşturmaktadırlar. Mimarın tasarım sırasında boşluk yeri uygun olmayan yapıların oluşmamasına dikkat etmesi gerekmektedir (Şekil 3.8). Diyaframlar içindeki boşluk tasarımında,

• Boşlukların diyaframın duvar veya çerçeve bağlantılarıyla çakışmamasına dikkat edilmelidir.
• Çok sayıda oluşturulacak olan boşlukların birbirinden yeterince uzağa yerleştirilmesi ve gerekli kapasiteyi sağlaması için güçlendirilmesi gerekmektedir.

blank
Şekil 3.8. Boşluk yerleri uygun olmayan yapı örnekleri
Boyutlandırma ve donatının artırılması

Döşeme boşluğu düzensizliğinin olumsuz etkilerini azaltmak için eleman boyutlarının ve donatılarının arttırılması gerekmektedir. Bu durum ise yapıda yük ve maliyet artışına sebep olmaktadır.

Derz Bırakılması
blank
Şekil 3.9. Döşemede derz bırakılması

Döşeme boşluğu düzensizliğini ortadan kaldırmak için gerekli bölgelerde derz bırakmak yeterli olabilmektedir (Şekil 3.9).

Derz aralığı depremde derzle ayrılan bölümlerin birbirine vurmasını önleyecek genişlikte olmalıdır. Derz, yüksek katlı binalarda sorun olabilir, çünkü yükseklik arttıkça çekiçlemeyi önleyecek derz aralığı da artmalıdır.

3.1.3. Plan Geometrisi Düzensizliği

Plan geometrisi düzensizliği nedir?

Bir kat planındaki girinti veya çıkıntının birbirine dik iki yönündeki boyutlarının her biri, o yöndeki brüt plan boyutunun %20’sini geçerse, sistemde ‘plan geometrisi düzensizliği’ vardır, denir.

En uygun yapı plan biçimi

Deprem açısından en uygun yapı plan biçimi, basit ve simetrik oldukları için kare ve dairedir. Dairesel yapı planı ideal olmakla birlikte uygulama aşamasında ve mimari kullanım açısından güçlükler çıkardığı için uygun olmamakta, fazla uzun olmama koşulu ile dikdörtgen yapı, basitlik ve simetri bakımından daha uygun olmaktadır. Plangeometrisi T, L, U, + ve bunların değişik şekilde düzenlenmesiyle oluşturulmuş olan binalar yapı kanatlarının bulunduğu bölümlerde burulma, gerilme etkileri gibi olumsuz etkilere maruz kaldıkları için genel olarak düzensiz bina biçimleri olarak adlandırılmaktadırlar. Şekil 3.11’de planda düzensizliği önleme yolları gösterilmiştir.

blank
Şekil 3.11. Planda düzensizliği önleme yolları

3.1.4. Ortogonal Olmama Düzensizliği

Kat planlarındaki düşey taşıyıcı elemanların a-a ve b-b ile gösterilen asal eksenleri birbirine dik x ve y yatay deprem doğrultularına göre eğik yerleştirilmişse bu sistemde yönetmeliğe göre ‘ortogonal olmama düzensizliği’ vardır, denir. (Şekil 3.12). Eğik konumda olan kolon ve perde gibi düşey taşıyıcı elemanların asal eksenleri boyunca meydana gelen iç kuvvetler, depremin her iki yönden etki etmesi sebebiyle istenmeyen şekilde artmakta, artan bu kuvvetler yapıyı olumsuz etkilemektedir.

blank
Şekil 3.12. Ortogonal olmama düzensizliği

Yatay yük taşıyan elemanların Şekil 3.13’de gösterilen plandaki gibi ana ortogonal eksenlere paralel veya simetrik olmadığı durumlarda kütle merkezi ile rijitlik merkezinin çakışmaması sebebiyle binada burulma ortaya çıkmaktadır.

blank
Şekil 3.13. Ortogonal olmayan bina örneği

3.2. Düşey Doğrultuda Düzensizlikler

1998 tarihli ‘ Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’ uyarınca düşey doğrultuda düzensizlikler düşey elemanların süreksizliği, kat rijitliklerinde farklılıklar, katlar arası dayanım düzensizliği, düşey taşıyıcılardaki düzensizlikler olarak tanımlanmıştır. Depreme dayanıklı bina tasarımında plan geometrisinde olduğu gibi yükseklik geometrisinde de basitlik, simetri ve süreklilik istenen özelliklerdir. Kolon, perde ve dolgu duvarları gibi rijitliklerin yükseklik boyunca süreksiz yapılmaları sonucu depremlerde önemli hasarlar ve göçmeler meydana gelebilmektedir.

3.2.1. Düşey Eksen Boyunca Düzensizlik

Bazı durumlarda bina yüksekliği boyunca bina geometrisi aynen devam ettirilmeyip çeşitli şekillerde değişmektedir. Üst katların ışık ve hava elde etmek amacı ile kademelendirilmesi, program gereksinmeleri sonucu kat alanlarının değişmesi veya binanın formu ile ilgili estetik gereksinmeler düşey eksen boyunca düzensizliklere yol açabilmektedir. Bunun sonucunda bina yüksekliği boyunca tek veya birkaç noktada plan alanı değiştiği durumlarda bina ‘düzensiz sınıfına girebilir. Kat alanındaki büyük değişme, değişmenin olduğu kata büyük zorlamalar getirir (Şekil 3.14) .

blank
Şekil 3.14. Düşey eksen boyunca düzensizlik halleri

Örneğin Şekil 3.14(a) ve (b)’de gösterilen yapılarda kat alanı aniden değiştiğinden bu kattaki döşeme ‘geçiş diyaframı’ olarak görev yapmak zorundadır. Bu durum basit olarak şöyle açıklanabilir; normal binalarda her kat döşemesi o kata gelen yatay kuvvetleri aktarırken, Şekil 3.14(a) ve (b)’deki geçiş diyaframı, o katın üstündeki tüm katlardaki yatay yüklerin toplamını aktar mak zorundadır. Bu durumstatik çözümü zorlar ve geçiş katındaki taşıyıcı sistemi oluşturan elemanların boyutunu aşırı büyütebilir.

Bazı tasarımcılar kat yüksekliği arttıkça kat alanını arttırıcı mimari düzenlemelere giderler. Bu tür bir düzenleme deprem açısından çok sakıncalıdır, çünkü kütle merkezi yukarı kaymaktadır. Doğal olarak kat boyutundaki değişimin az olduğu durumlarda değişim ihmal edilerek yapının düzenli olduğu varsayımı yapılabilir.

Kat yükseklikleri

Bina katlarının yüksekliklerinin, bina yüksekliği boyunca birbirine eşit ve uniform olması deprem güvencesi bakımından tercih nedenidir. Tesisat katında ve genellikle giriş katında, kat yüksekliklerinin diğer katlara nazaran farklı olabileceği Şekil 3.15’de gösterilmiştir.

blank
Şekil 3.15. Kat yüksekliği düzensizlikleri

Teknik ve mimari nedenlerle bu farklılıktan kaçınılmaz ise binanın deprem hasarları dinamik analiz yapılarak, titiz bir şekilde ele alınmalı ve farklı yükseklikteki kat kolonlarının boyutlandırılmasına özen gösterilmelidir.

Devamı 

Paylaşmak Güzeldir

Düşüncelerinizi bizimle paylaşırmısınız?

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir