3. 1. Bi na Davr anı Ģı na Genel Bakı Ģ
Depr eml eri n bi nal ar üzeri ndeki asıl et ki si ni n dayandı ğı bi rçok deği şken var dır. Sı r al amak ger eki rse,
1. Depr emi n büyükl üğü 2. Böl geni n j eol oji k özelli kl eri
3. Depr emi n odak nokt ası nın konu mu 4. Yer sar sı ntı sı nı n şi ddeti ve sür esi
5. Ze mi n t ür üne bağlı ol ar ak depr em dal gal arı nı n peri yodu 6. Bi nanı n i nşa edil di ği t ari ht e geçerli ol an yönet melik hükü ml eri 7. Bi na yapı t ar zı
8. Bi na pl an şeması 9. İ nşaatı n nit eli ği
10. İ nşaat t ama ml andı kt an sonr a kull anı cıl arı n göst er di kl eri özen ve bi na bakı mı
Belirli bi r t ari ht e yür ürl ükt e ol an il gili yönet meli kl eri n pl an ve i nşaat yönt emindeki belirl eyi ci et kil eri sebebi yl e, bi r bi nayı değerl endi rirken kull anıl an en öne mli deği şkenl er den bi ri yapı m t ari hi dir. Söz konusu i mar, af et, v. b. yönet melikl er geç mişi kapsa madı kl arı i çi n, bugün hal a kull anı mda ol an bi rçok bi na yaşl arı iti barı yl a eski, de mode yönet meli k hükü ml eri ne gör e i nşa edil miş ol ar ak şehi rl erimi zde yer al makt adırl ar. Böyl ece bi r uz manı n veril en bi r bi nanı n yaşı doğr ult usunda büyük bi r depr emde ser gil emesi bekl enen davr anı şı nı tah mi n et mesi mü mkün ol acaktır ( Lagori o, 1990).
3. 2. Depr e ml e Ol uĢan Yat ay Yükl er Bi naya Nasıl Akt arılır
Bi r depr em sır ası nda her yöne yayıl an çok sayı da titreşi m veya depr e m dal gası ür etilir. Her ne kadar odak nokt ası enerji boşal ması nı n başl angı ç nokt ası ol ar ak tanı mlansa da, t aki p eden yüzey f ayl anması bu mer kezden kil ometr el er ce uzakl ı ğa kadar baskı nlı ğı ol an bi r doğr ult uda uzayabilir. Sonuç, et ki altı ndaki t üm böl gede hi ssedil en t esadüfi, düzensi z bi r yer titreşi m har eketi dir (Lagori o, 1990).
Bu titreşi min bi na üzeri ndeki et ki si, depr emi n büyükl üğüne dayanan har eketi n genli ği, hı zı, i v mesi, yer deği ştir me mi kt arı ve süresi ne bağlı ol ar ak ol dukça şi ddetli ol abilir. Bu har eketl er ze mi ni n dol ayı sı yl a titreşen ze mi n üzeri ndeki bi nanı n çok kar maşı k bi r t avırl a sall an ması na sebep ol an di na mik yükl er e dönüşürl er. Sonuçt a yapı, ze mi ne sabi tl enmiş ol an t emel si st emi aracılı ğı yl a düşey ve yat ay yükl eri n bil eşkesi nden ol uşan bi r kuvvetl e kar şı kar şı ya kalır (Lagori o, 1990).
Çok katlı yüksek yapıl ar da, bi nanı n et ki si altı na gi r di ği titreşi min moduna bağl ı ol ar ak, bazı katl ar bi r yöne doğr u har eket eder ken bazı katl ar f ar klı yönde har eket edi yor ol abilir. Katl ar ar ası nda meydana gel en sür ükl enme, katl arın bi r bi ri ne yakl aş ması na ve t aşı yı cı si st emde bükül meye sebep ol abilir ( Lagori o, 1990). ( şekil 3. 1)
Şekil 3. 1. Yanal yer deği ştir meye ve bi na si st eminde kı sal maya sebep ol an öt el enme di yagr aml arı. Çok yüksek yapıl ar da bazı katl ar belli bi r yöne doğr u har eket eder ken, daha aşağı da ve yukarı da yer al an katl ar aksi yönde har eket et me eğili minde ol abilirl er.
Sabi t dur an bi r yapı depr em har eketi ni n et ki si altı nda ol uşan kuvvet e at al et ( eyl emsi zli k, dur ağanlı k) kuvveti il e kar şı koyar (Sucuoğl u, 1996 ve Pa mpal , 2000). Her ci si m kendi ni har eket e geçi r ecek veya hı zı nı deği ştirecek her hangi bi r dı ş kuvvet e kar şı, ağırlı ğı ndan dol ayı, et ki eden kuvvet e zıt yönde bi r di r enme göst erir.
Buna at al et kuvveti deni r ( Pa mpal , 2000). Kendi at al eti ni n yar attı ğı kuvvetl er, depr em nedeni yl e yapı yı et kil eyen kuvvetl er di r. Bu dur umda eğer bi r yapı nı n kütl esi sıfır ol saydı, depr emden hi ç et kil enmeyecekti ( Sucuoğl u, 1996). Aynı mantı kl a, yapı ne kadar ağır ol ur sa o kadar büyük depr em kuvvetl eri ne mar uz kal acağı sonucu da doğr u bi r çı kar samadır.
Depr em et ki si yl e ze mi nde meydana gel en öt el en me har eketi ve buna kar şı zıt yönde ol uşan at al et kuvvetl eri yapıl arı et kil er. Depr em başl adı ğı nda ze mi nde başl ayan har eket yapı yı gi di ş yönünde çek meye çalı şır. Yapı i se buna karşı ağırlı ğı nedeni yl e kar şı koyar ak ol uşan at al et kuvvetl eri ni n et ki si or anı nda di reni r. Yani yeri nde dur maya, yer deği ştir me meye çalı şır. Bu şekil de yapı sağa sol a esneyer ek oynar ( Pa mpal , 2000).
Yapı yı en çok il gil endi r en, bu har eketl er sonucunda ol uşan t opl am i v meni n maksi mu m değeri dir. Bu değer yapı kütl esi il e çar pıl dı ğı nda, yapı ya depremde et ki eden maksi mu m yat ay kuvveti verir ( Sucuoğl u, 1996). Kuvvet eşittir kütl e çar pı i v me anl amı na gel en bu ol ay, basitl eştiril miş ol ar ak F=m. a ol ar ak f or mül e edilir.
3. 3. Yapı Tasarı mında Yanal Dest ek Si st e mleri
Bi r yapı si st emini n her hangi bi r bil eşeni mukavemeti ni n üzeri nde bi r kuvvet e mar uz kal dı ğı nda bi nada hasar meydana gelir. Her hangi bi r yapı ögesi, kuvvet al tı ndayken f or mu bozul sa bil e kal ı cı bi r def or masyon ol maksı zı n t ekr ar oriji nal hali ne dönebili yor sa, mal zeme esne me sı nırl arı i çi nde kal ar ak büt ünl üğünü başarı yl a kor uyor de mektir. Ancak esnekli k sı nırl arı nın aşıl ması ve def orme ol ması dur umunda mal zeme bi r daha oriji nal hali ne hi çbi r za man döne meyecektir. Böyl e bi r dur umda, esnekli k sı nırı bi r kez aşıl dı mı, il gili yapı ögesi i şl evi ni yitirecek, kırıl ma veya kop ma gi bi kalı cı def or masyon meydana gel ecektir. Bu dur um özelli kl e esnekli k sı nırl arı daha kı sa ve belli koşull ar da birden bi r e kırıl ma eğili minde ol an kırıl gan ve gevr ek mal zemel er i çi n geçerli dir. Eğilmeye yat kı n yu muşak mal zemel er i se kuvvet altı nda çok sayı da devi r yapsal ar bil e bükül gen ve esnek kal mayı başar ar ak, t opyekün bi r bozul maya uğr amaksı zın enerji soğur mayı sür dür ürl er. Bu yüzden yu muşaklı k ve sertli k ( bükül mezli k) depr em güvenli ği i çi n hayati özelli kl er di r, f akat doğr u ve obj ektif kull anıl mal arı ger ekli dir (Lagori o, 1990).
O hal de t eori k ol ar ak, i deal bi r bi nanı n sertli k- bükül mezli k yet eneği sı nırsı z ve/ veya esnekli k kapasit esi sonsuz ol mal ı dır. Birçok bi nada kırıl gan veya rijit ( bükül mez) yapı mal zemel eri il e yu muşak ve esnek ol anl ar bi r ar ada kull anıl makt adır. St r ükt ür el
davr anı şı nda ol umsuzl uğa yol açabilir. Ör neği n bükül gen ol mayan yı ğma dol gu duvarl ar çok daha esnek ol an bi na i skel eti ni n arası na yanlı ş kur ul duğunda ti pi k bi r hasar kaynağı ol uşt ur url ar. Duvar, i skel eti n et kin ve büt ünsel bi r bil eşeni ol ar ak pr oj el endi ril meli ya da i skel eti n i şl eyi şi nden t amamen bağı msı z t ut ul mal ı dır ( Lagori o, 1990).
Her hangi bi r kar maşı k si st emde ne kadar küçük ol sa da zayıf bağl antı yı bul mak ve bur adan doğr u yapı si ste mi ni f el ç et mek yönündeki eğili mleri sayesi nde depr eml er, bi nal ar da hasar a sebep ol mak konusunda art an bi r ün kazan mı şl ar dır. En zayıf nokt ayı ar ayı p bul ma ve dar beyi i ndi r medeki yet eneği ni n sonucu ol ar ak depr eml eri n kar maşı klı ğı sevdi ği sı k sı k t el aff uz edilir. Bir yapı m si st emi ne kadar kar maşı k ol ur sa, büyük bi r depr emi n en hassas, yar al anmaya en açı k ögeyi çabucak bul up t ahri p et mesi o kadar çok sapt anmı ştır. Bu sebepl e depr em kuvvetl eri ne mukave met edebil ecek yapıl arı n pr oj el endi ril mesi nde öne mli bi r unsur kar maşı k ol anı değil basit ol anı yeğl emektir (Lagorio, 1990).
3. 4. Bi nal ar da Hasar ve Büyük Depr e ml er
Depr eml eri n büyükl üğü ve yapıl ar daki en zayıf nokt ayı açı ğa çı kar ma yönündeki eğili mleri di kkat e al ı ndığı nda, mi mari pl an ve t asarı m kar arl arı nı n yapı nı n hasar gör ebilirli ği ve dol ayı sı yla can güvenli ği üzeri nde öne mli et kil eri ol duğu açı ktır. Bi r t ar aft an il erl eyen str ükt ürel i nşaat t ekni kl eri ve yapı st andartl arı sayesi nde t opyekün çök mel er azalırken, di ğer t ar aft an bu il erl emel er yüzünden str ükt ür el ol mayan bil eşenl er gi der ek daha f azl a hasar a mar uz kal makt adır. Bu konudaki ar aştır mal ar hal en sür mekl e ber aber, str ükt ür el ol an ve ol mayan hasarl arı n sebep ol duğu maddi kayı pl ar ar ası nda çok az bi r f ar k var dır. Tabl o 3. 1‟ de A. B. D.‟ de 20. yüzyıl da meydana gel en bazı depr eml er de ort aya çı kan hasarı n maddi kar şılı kl arı veril miştir ( Lagori o, 1990).
3. 4. 1. Yer Har eketi ve Ze mi n Def or masyonu Ġl e Ġli Ģkili Hasar
Büyük depr eml eri n doğur duğu fi zi ksel sonuçl ar kendil eri ni i ki şekil de göst erirl er: yer har eketi ve yüzey f ayl anması. Bir depr emi n ür etti ği yer har eketl eri yapı sal hasarı n en t emel sebepl eri dir. Çünkü çok büyük bi r al anda her yöne doğr u yayılırl ar. Her ne kadar bazı özel dur uml ar da ci ddi hasarı n kaynağı ol sa da, bu i ki t ehli ke kı yasl andı ğı nda, yüzey f ayl anması, di ğeri kadar geni ş bi r al ana yayıl mıyor ol ması bağl amı nda daha az t ehdi t edi ci dir (Lagori o, 1990).
Tabl o 3. 1. A. B. D. „ de Meydana Gel en Bazı Depr eml er de Ol uşan Hasarı n Maddi Kar şılı kl arı
Yıl Yer Maddi Kayı p
( mil yon $)
1906 San Fr anci sco, Calif or ni a 524
1933 Long Beach, Calif or ni a 40
1964 Pr ens Willi am Boğazı, Alaska 500
1971 San Fer nando, Calif or ni a 553
1987 Whi tti er- Narr ows, Calif orni a 350
1989 Lo ma Pri et a, Calif or ni a 8. 000
3. 4. 2. Ze mi n Def or masyonu
Depr em sır ası nda ol uşan ze mi n def or masyonu, üzeri nde yer al an yapı yı doğr udan t ehdit eden bi rkaç yoll a kendi ni göst er ebilir. Bazı ze mi n def or masyon ör nekl eri ni, yüzey f ayl anması, t oprak kay ması, sı vıl aş ma ve çök me şekli nde sır al amak mü mkündür. Bir depr em, f ay hattı boyunca yüzey f ayl anması ol uşt ur abi l eceği gi bi ol uşt ur mayabilir de. Eğer yüzeyde bi r kırı k ol uşur sa bu kırı ğı n çok sı nırlı bi r uzunl ukt a kal ması veya kil ometr el er boyunca uzan ması ol ası dır. Fay boyunca ze mi ni n yer deği ştir mesi yat ay, düşey veya her i ki doğr ult uda ol abilir. Yer deği ştir me mi kt arı nı n ki mi za man santi metr e, ki mi zaman met r e mert ebesi nde ol ması mü mkündür. Kırıl manı n keski n ve t anı mlı bi r hat boyunca ger çekl eşti ği dur u ml ar ol muşt ur, ancak çoğunl ukl a daha geni ş bi r kırı k zonu boyunca yayıl ma eğili mindedi r ( Lagori o, 1990).
Bi nanı n konu mu ve hasar ar ası nda ar azi ye özgü bi r ili şki var dır.
3. 5. Yer Har eketi
Met r opolit en bi r mer kezde yer al an yapıl arı n büyük çoğunl uğu t ehli ke ar z eden yer har eketl eri nden et kil enecektir. Bir depr em sır asında ol uşan yer har eketleri il e il gili özelli kl er şekil 1. 4, şekil 1. 6 ve şekil 1. 7‟ de ör nekl enmiştir. Ze mi ni n şi ddetl e titreş mesi kar şı sı nda yer yüzeyi ndeki i sti snası z her şey t epki ol arak titreşi r. Dol ayı sı yl a bu ol ay depre me dayanı klı bi na t asarı mında el e al ı nan esas ol gu ol ar ak şekill enmekt edi r. Eğer yeri n titreşi mi ve yer deği ştir me mi kt arı yet eri nce büyükse depr eme dayanı klılı k standartl arı na uygun t asarl anma mı ş ve i nşa edilme mi ş t üm bi nal arı n yı kıl ması ol ası dır (Lagori o, 1990).
1985 Mi choacan depr emi ni n il gi nç yanı, esas hasarı n ve can kaybı nın depr e mi n mer kez üssünden 320 kil ometr e öt ede bul unan Mexi co Cit y‟ de meydana gel miş ol ması ydı. Kenti n mer kezi nde yakl aşı k 5700 bi na ya t ama men yı kıl mış ya da ağı r hasar al mıştı. Ka muoyunda ege men ol makl a bi rli kt e aslı nda yanl ı ş ol an, en büyük hasarı n depr emi n mer kez üssünde meydana gel eceği sanı sı nı n aksi ne kentt e dehşet veri ci boyutt a yı kı mlar yaşandı. Bu dur um, mi mar ve pl ancıl arı n anl aması ger eken öne mli bi r der stir. Belirli koşull ar bi r ar aya gel di ği nde, tı pkı yakı nda ol anl ar gibi uzak depr eml er de mer kez üssüne yakı n ol mayan met r opoll er de bil e ci ddi boyutl ar da hasar a yol açabilir ve açar da ( Lagori o, 1990).
3. 5. 1. Kı sa ve Uzun Peri yotl u Har eketl er
Depr eml e açı ğa çı kan enerji ni n f aydan uzakl aştıkça t ükendi ği belirtil mekl e ber aber, bu olay sadece bazı özel dur uml ar da geçerli ol abil mekt e ve doğr u bi çi mde al gıl anmadı ğı t aktirde al datı cı ol abil mekt edi r. Faya ol an uzaklı k arttı kça can ve mal kaybı ri ski ni n azal acağı gi bi bi r sonuç çı kar mak son der ece yanl ı ş ol acaktır ( Lagori o, 1990).
Dünya çapı ndaki en yı kıcı depr eml er ni spet en sı ğ ol ar ak ni t el enen ve odak deri nli ği 30 kil ometr eden daha az ol an depr eml er di r. Sı ğ bi r depr eml e açı ğa çı kan enerji daha dar bi r al anda et ki li ol ur ve ol uşan kı sa peri yotl u yer har eketi daha hı zlı bi r bi çi mde sönü ml en me eğili mindedi r. Kı yasl amak ger eki rse, odağı deri nde ol an bi r depr emi n açı ğa çı kar dı ğı enerji daha f azl a mesaf e kat edecek ve daha geni ş bi r al anda uzun peri yotl u dal ga har eketi yl e hi ssedil ecekti r. Genel ol ar ak uzun peri yotl u har eketl er, 0. 5 il e 1. 0 sani ye ar ası nda veya daha uzun peri yotl ar ol ar ak t anı mlanır ( Lagori o, 1990).
Uzun peri yotl u yer har eketl eri, deri n ve gevşek ze mi n kat manl arı il e 8 katt an daha yüksek yapıl arı n doğal titreşi m peri yotl arı yl a aynı ar alı k i çi nde yer al ır. Uzun peri yotl u bi r yer har eketini n çok katlı bi r yapı nı n doğal titreşi m peri yodu il e çakı ş ması hali nde r ezonans ol uşabilir ve depr em har eket i ni n sür esi ne bağl ı ol arak bi r bi ri ni t aki p eden her devi r de üst katl ar daki yer deği ştir me ( öt el enme) mikt arı nı n gi der ek art ması na sebep ol abilir. Al çak yapıl arı n titreşi m peri yodu kı sadır ve bu yüzden uzun peri yotl u dal gal arl a r ezonansa gi r mezl er. Bu dur uma ör nek ol ar ak 1964 Al aska depr emi göst eril ebilir. Mer kez üssünden 120 kilo met r e uzaklı kt aki Anchor age‟ da çok katlı yapıl ar öne mli öl çüde hasar a uğr ar ken, aynı böl gede yer al an al çak ve rijit yapıl ar kayda değer hasar al ma mı şl ar dı ( Lagori o, 1990).
1985 Mexi co Cit y depre mi nde i se depr emi n mer kez üssü kentt en 270 il a 320 kil ometr e kadar uzakt a Pasi fi k kı yıl arı nda yer al ması na r ağ men, ol uşan uzun
peri yotl u yer har eketl eri belli yüksekli kt eki çok katlı yapıl arı n doğal peri yodu il e r ezonansa gi r miş ve çok sayı da bi nanı n çök mesi ne sebep ol muşt u. Eski bi r göl yat ağı üzeri nde geli şen böl gede depr em anı nda ol uşan peri yodun 1. 5 ila 2 sani ye ol duğu t ah mi n edil mekt eydi ki bu sür e 9 il a 14 katlı bi nal arı n doğal peri yodu il e çakı ş makt adır. Göl yat ağı üzeri nde i nşa edil en bu yüksekli kt eki bi nal ar i çi n sonuç f el aket ol du ( şekil 3. 2). Öt e yandan, aynı depr emde, aynı kentt eki Antr opol oji Müzesi gi bi al çak yapıl ar da r afl arda dur an eşyal ar bil e devril me mişti (şekil 3. 3).
Şekil 3. 2.- 3. 3. Mexi co City‟ de zemi n peri yoduna bağl ı ol ar ak bi na davr anı şı
Güney Calif or ni a‟ da 1987‟ de meydana gel en Whitti er- Narr ows depr e mi nde i se t am t ersi bi r et ki ort aya çı k mıştı. Az katlı bi nal ar da eşyal ar or adan or aya savr ul muş ve bi r çok al çak, rijit yapı ağır hasar al mıştı. Depr emi n mer kez üssü sadece 6 kil omet r e kadar uzakt aydı ve böl ge çoğunl ukl a 1- 2 katlı al çak yapıl ar dan ol uşmakt aydı ( Lagori o, 1990).
3. 6. Bi na Davr anı Ģı na Et ki Eden Mi mari Pl an Et kenl eri 3. 6. 1. Bi na Peri yodu
Mi marı n, pr oj e hazırlı k aşa ması nda, bi r yapı si ste mi ni n i çer di ği pot ansi yel r ezonans ol gusunun t emel il kel eri ni anl aması ol dukça öne mli di r. Çok katlı bi r bi nanı n, bi çi mleni şi ne bağl ı ol arak bi r den f azl a doğal t itreşi m peri yodu bul unabil eceği ni n bili nmesi de ayrı ca önemli ve hassas bi r konudur. Far klı bi çi mler, f ar klı ve çeşitli doğal titreşi m modl arı na yol açacaktır (şekil 3. 4). (Lagori o, 1990)
1 2 3 4 5 -1 0 1
Şekil 3. 4. Basit bir yapı nın titreşi m modl arı nı n t emsili göst eri mi.
Her hangi bir yapı nı n doğal titreşi m peri yodu devi msel ( di namik) bi r kuvvet t ar afı ndan uygul anan rit mik bi r dar beni n peri yoduyl a uyuşt uğu za man i ki si ar ası nda senkr oni ze