Yumuşak kat nedir? Nasıl oluşur?

Yumuşak kat nedir? Nasıl oluşur?

Nisan 9, 2021 0 Yazar: Gürsoy Yurtalan

Depremde Yumuşak Kat Sorunu

Binaların bazı katlarında özellikle zemin katlarda betonarme binaların deprem esnasında yıkılmasının en mühim mimari tasarım hatalarından birisi yumuşak kat meydana gelmesidir. Bir katın yumuşak kat olarak kabul edilmesi için hemen üstündeki katın yanal rijitliğinin % 70’inden az olması gerekir. Yada üstte bulunan üç katın toplam rijitliklerinin % 40’ından az olması lazımdır.

Yumuşak katın meydana getirdiği olumsuzluklar,

  • Kolonlarda mafsallaşmadan dolayı sünekliliğin sınırlı kalması,
  • Oluşacak hasar sonrası onarımın güç olması,
  • Bütün enerji tüketiminin tek bir katta yoğunlaşmış olması,
  • Deprem sonrası binaların ağır hasar alması veya göçmesi olarak sıralanabilir. (Şekil 1 ve 2)

Zemin katlarda yumuşak kat 

Yumuşak kat sorununun çözümüne yönelik ek önlem alınmaması, zemin kat döşemelerinin binanın yanal rijitliğine fazlaca katkısı olmayan dişli döşeme olarak düzenlenmesi ve kolon boyutlarının üst kat kolonlarla aynı mertebelerde düzenlenmesi mevcut durumu daha da kötüleştirmiştir.

Çoğu binanın giriş katında ve nadiren ara katlardan birinde satış mağazası, restoran, tesisat, hava boşluğu ve benzeri amaçlarla bölme ve/veya dolgu duvarları tamamen veya kısmen örülmemektedir. Bölme duvarlarının kaldırılması ve kat yüksekliğinin fazla olması zemin katlarda rijitliğin birdenbire azalması ve betonarme elemanlarda elastik olmayan davranışın zemin kat kolonlarının üst noktasında yoğunlaşmasına neden olur. Üst katlara nazaran yatay ötelenmelerin çok büyük olduğu zemin katlar genellikle depremde ağır hasara neden olmuşlardır (Şekil 1). Bu nedenle ‘yumuşak kat’ yerine ‘tehlike katı’ terimi de kullanılabilir.

deprem - yumuşak kat sorunu

Şekil 1: Yumuşak kat sorunu – İzmit

Yumuşak katın deplasmanı yaklaşık olarak binanın tüm deplasmanına eşittir. Bir kat üzerinde yoğunlaşan bu aşırı ötelenme nedeni ile kolonlar ağır hasara uğrar ve çoğu zaman binanın tümünün göçmesine neden olur. Ancak yumuşak kat oluşumunun önlenemediği hallerde, yani giriş katlarında dolgu duvarı örülmeyerek, alışveriş merkezi veya restoran yapılmasının zorunluğu olduğu hallerde özel hesaplamalar ve özel boyutlandırma tekniklerinin yanısıra özel düzenlemelerle o katın tehlikesiz hale getirilmesi sağlanabilir. Kat arası deplasmanının, binanın tümünün yatay deplasmanına eşit olacağı ve özellikle deprem enerjisinin tümünün sadece yumuşak katta yutulacağı göz önüne alınarak yumuşak kattaki kolon ve perdelerin rijitlikleri, bu olağanüstü kat arası deplasmanını karşılayabilecek şekilde önemli ölçüde arttırılmalıdır.

Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik gereği tehlike katı oluşumunu engellemek için düşey doğrultudaki düzensizlik, komşu katlar arasında rijitlik düzensizliği olarak tanımlanmıştır.

Rijitlik düzensizliği, (her iki doğrultu için) bir kattaki ortalama göreli kat ötelenmesinin bir üst kattaki ortalama göreli kat ötelenmesine oranının 1.5’tan fazla olması durumu olarak kabul edilmiştir.

Yumuşak kat oluşum nedenleri

• Zemin kat yüksekliğinin diğer katlara göre daha fazla yapılması kat rijitliğini azaltır, yanal deplasmanı arttırır.
• Üst katlarda kiriş kolon boyutlarının büyük olması nedeni ile üst katların rijitliği (alt kata nazaran) artar.
• Üst katlardaki perde duvarların zemin katta devam etmemesi halinde kesme kuvvetlerini kolonlarda karşılamak güçleşir.
• Üst katlarda kolon ve kirişlerin arasını dolduran, statik hesaplarda taşıyıcı olarak dikkate alınmayan dolgu duvarlar üst katların rijitliğinin artmasına sebep olmaktadır.

Dolgu duvarların deprem hasarlarında dikkate alınmaması sebebiyle momentlerde %135, kesme kuvvetlerinde ise %90 artış olduğu yapılan araştırmalarda görülmüştür.

Şekil 2: Yumuşak kat sorunu – İzmit

Mimari tasarım sebebiyle diğer katlara nispeten daha yüksek bir zemin kat isteniyor ise yumuşak kat oluşumunu önlemek için,

• Kolonları uygun bir rijitliğe getirecek desteklerin kullanılması,

• İlk katta rijitliği arttıracak kolonların, perdelerin eklenmesi,

• Rijitliği arttırmak için ilk kattaki kolonların tasarımının değiştirilmesi, seçeneklerinden birisi uygulanmalıdır. Eğer yumuşak bir kat oluşturulacak konumda geniş bir opak duvar gerekiyorsa,

• Bu tip bir duvarın yanal dayanım sisteminin bir parçası olmamasının sağlanması,

• Hafif malzemeler ve boşluklu konstrüksiyon ile duvarın ağırlığının azaltılması,

• Eğer ağır bir duvar gerekiyorsa; duvarın üst yapının ilk katıyla kıyaslanacak bir şekilde ayrılmasının sağlanması gerekmektedir.

Şekil:3 – Depremde Tehlike katı Adapazarı

Şekil 3 ve 4’de zemin katların mağaza olarak kullanılması sonucu bölme duvarların azlığı nedeniyle yumuşak kat oluşmuş, deprem etkisiyle bina ağır hasar görmüştür.

Şekil:4 Tehlike Katı Binanın Hasar Alması – Yalova

Zemin katlarında sıkça rastlanan yumuşak kat oluşumuna bazı binaların üst katlarında da rastlanmıştır. Binaların deprem güvenliğini doğrudan etkileyen bu olumsuzluğun yalnızca büyük şehirlerde değil, diğer küçük yerleşim bölgelerinde de yaygınlığı dikkat çekicidir.

Şekil:5 Ara katın göçmesi durumu

Ara katların göçmesi şeklinde olan hasarlara ait örnekler Şekil 5 ve 6’da net bir şekilde görülmektedir. Bu tür hasarların nedenleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Ara kat çökme nedenleri

• Ara katta kolon kesitlerinde ani boyut küçültmesi yapılması,

• Mimari projede değişiklik yapılarak o katta bölme duvarlarının diğer katlara göre çok azaltılması,

• Alt katlarda kolonlar arasında yapılan kirişlerin bazıları o katta iptal edilmesi,

• O katta kolon filizlerinin kısa yapılması,

• Alt katın betonu dökülürken filizlerde daraltma yapmadan o katta filizlerin aşırı bükülerek kesitin küçültülmesi,

• Kattaki kolon betonunda ek yerinin pürüzlü bırakılmaması ve kolon dibindeki inşaat artıkları temizlenmeden betonun dökülmesi.

Şekil:6 Ara katın göçmesi durumu

 

Bu yazımızın ardından depremde binaların hasar almasına yol açan nedenlerden birisi olan  kısa kolon nedir? ile ilgili içeriğimizi okumanızı tavsiye ederiz.