Konu ile İlgili Yapılan Çalışmalar

Günümüz yönetmeliklerinde mevcut yapıların performans değerlendirmeleri için verilen metodlar ve hasar sınırları laboratuar şartlarında yapılmış deneylerden elde edilen veriler doğrultusunda ortaya konmuştur. Halen yapılan deneylerle de bu yöntemlerin güvenilirlikleri araştırılmakta ve geliştirilmeye çalışılmaktadır.

Yapıların elastik ötesi davranışlarının anlaşılması ve hasar limitlerinin belirlenebilmesi amacıyla sarsma tablası ya da pseudo dinamik test yöntemleriyle çalışmalar yapılmaya devam etmektedir. Bu deneyler tekil yapı elemanları üzerinden yapılabildiği gibi tüm yapının ölçekli yada gerçek ölçekli olarak laboratuar koşullarında oluşturulması ile de yapılmaktadır. Birim şekildeğiştirme sınır değerlerinin hangi düzeyde hasara karşılık geldiğinin belirlenmesi için eleman deneylerinden ziyade gerçek ölçekte yapılan deney yapılarından elde edilen sonuçların kullanılması daha rasyonel neticeler doğuracaktır. Gerçek ölçekli yapılan deneylerin gerek maliyetinin yüksek gerekse deneyin hazırlanma süresinin uzun olması bakımından bu tür deneyler sürekli yapılamamaktadır. Ayrıca büyük ölçekli sarsma tablalarının az sayıda laboratuarda bulunması bu deneylerin sayısını oldukça kısıtlamaktadır.

Pseudo dinamik ve sarsma tablası test yöntemleri, bilgisayar çözümlemesiyle deney sonuçlarını birlikte kullanarak herhangi bir yapının deprem altındaki gerçek davranışını tekrarlamayı amaçlamaktadır. Bu sayede tam ölçekli büyük yapıların, değişken rijitlikleri hakkında herhangi bir varsayım yapılmadan ve dinamik etkiler de göz önünde bulundurularak test edilmeleri mümkün hale gelmektedir.

Pseudo dinamik test yönteminde ilk olarak herhangi bir deprem verisi önceden belirlenmiş zaman adımlarına bölünmektedir. Daha sonra, ilk zaman adımı için deprem ivmelerinden kaynaklanan atalet kuvvetleri ve bu kuvvetlerin yaratacağı yerdeğiştirmeler bilgisayarlar tarafından hesaplanarak hidrolik krikolar aracılığıyla yapıya kontrol-geribesleme sistemi kullanılarak uygulanır. Daha sonra uygulanan

yerdeğiştirmelerden dolayı yapının rijitliğinde meydana gelen değişimler yük ölçerler vasıtası ile ölçülür ve bu yeni rijitlik değerleri, bir sonraki zaman adımında yapıya uygulanacak yerdeğiştirmelerin hesaplanmasında kullanılır. Bu işlem döngüsü deprem sonlanıncaya kadar tekrar edilir [1].

Sarsma tablası deneylerinde ise yapı modeli, altındaki tablaya sabitlenerek simule edilmiş yer hareketleri ya da gerçek deprem kayıtları ile sarsılır. Burada hareket hidrolik krikolar aracılığıyla tablaya iletilir.

Bugün kullanılan performans değerlendirme metodları ve hasar sınırları her ne kadar laboratuar şartlarında yapılan deney sonuçlarına göre ortaya konmuş olsalarda, laboratuar koşulları dışında mevcut yapıların performans karşılaştırmalarında az kanıt bulunmaktadır. Mevcut yapılarda çok fazla belirsizlik olduğundan deneylerde elde edilen sonuçlarla uyuşmazlıklar ortaya çıkabilmektedir. Bu bakımdan deprem geçiren mevcut yapıların incelenerek meydana gelen hasarların yönetmeliklerdeki metodlarla karşılaştırılması önemlidir.

Bu bölümde, kullanılan analiz ve performans değerlendirme yöntemlerinin güvenilirliğini incelemek amacıyla daha önceki depremlerde hasar görmüş binalarda yapılan çalışmalara kısaca yer verilmiştir.

Mahin ve diğ. (1976), 1971 San Fernando depreminde ağır hasar gören Olive View Hastanesinde gözlenen hasarı, doğrusal ve doğrusal olmayan zaman tanım alanında analiz yöntemleriyle yapılan analiz sonuçları ile karşılaştırmışlardır. İncelenen betonarme yapı 6 katlı olup, kirişsiz düz döşeme kullanılmıştır. Ağır hasarın nedeni olarak, perdelerin hasar almasından dolayı ikinci kat hizasındaki rijitlik ve dayanımdaki büyük değişime bağlı olarak ilk iki kattaki elemanlarda yüksek süneklik talebinin oluşması gösterilmiştir. Yazarlar, yönetmeliklerin sıradışı ve önemli yapılar için makul dinamik analiz yöntemleri içermeleri gerektiğini, böylece yapısal sistemlerindeki yetersizliklerin tasarım aşamasında belirlenebileceğini söylemişlerdir [2].

Kreger ve Sözen (1989), 1979 Imperial Valley depremi sırasında ağır hasar gören 6 katlı, betonarme, 1967 UBC’ye göre tasarlanmış Imperial County Hizmet Binasını incelemişlerdir. Yapının maruz kaldığı deprem etkisi yapıda bulunan 13 adet ivme ölçer tarafından kaydedilmiştir. Bina depremi yaşamadan önce çevresel titreşim testleri uygulanmış, yapı periyotları ve yapının tepkisi ölçülmüştür. Bu bakımdan

özelliği olan, nadir bir çalışmadır. Yaşanan deprem sonrası binanın doğu cephesinin sonunda yer alan 4 kolon ağır hasar almıştır. Kolonlardaki hasarlar, boyuna donatının burkulması ve etriyelerin açılması ile oluşmuştur. Yapılan çalışmada, binada gözlemlenen kolon hasarlarının tahmini için fikirler ortaya atılmış, bu düşünceler zaman tanım alanında analiz yöntemleri ile kontrol edilmiş ve hasarların nedeni belirlenmiştir. Yapılan incelemeler sonunda kolon hasarlarının eksenel yük ve eğilmenin ortak etkisi altında oluştuğu ortaya konmuştur [3].

Benzer şekilde Krawinkler (2005), Van Nuys/California’da bulunan yedi katlı Holiday Inn Hotel binasını detaylı olarak incelemiş ve yapılan çalışmaları rapor haline getirmiştir. Bina 1971 San Fernando (M6.6) depreminde hafif hasar, 1994 Northridge (M6.7) depreminde ağır hasar görmüştür. Yayınlanan raporda farklı kabüllerin yapıldığı iki Opensees modeli oluşturulmuş ve artımsal itme ve zamana bağlı dinamik analiz yöntemleri ile eleman hasarları mevcut hasarlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan itme analizi sonucunda iki modelde de gözlenene benzer mekanizmalar oluşmuş, taşıyıcı elemanlardaki göçme modları doğru tahmin edilmiştir. Analitik modellerle yapılan dinamik analizlerde Northridge depreminin yer ivmesi kayıtları kullanılarak tahmin edilen göçme mekanizmaları gözlenen hasar ile, ayrıca bu analizlerden elde edilen zamana bağlı tepe deplasmanları deprem sırasında yapıdaki sensörlerle kaydedilen tepe deplasmanlarıyla karşılaştırılmıştır. İlk modelde elde edilen tepe deplasmanları gözlenenden düşükken, ikinci modelde daha fazladır. Eleman hasarları karşılaştırıldığında ise iki modelde de gözlenen hasarlardan daha olumsuz sonuçlar elde edildiği görülmüştür [4].

Çağnan, 2001 yılında hazırladığı yüksek lisans tezinde, 12 Kasım 1999 Düzce depremi sırasında hasar gören, 1980’li yıllarda beş katlı olarak inşa edilmiş olan Bayındırlık ve İskan Bakanlığı’nın Bolu müdürlüğü binasının elastik ötesi dinamik ve statik itme analizlerini yaparak, deprem sonrası binada gözlenen kolon-kiriş hasarı ile analizlerden elde edilen hasarın uyumlu olup olmadığını incelemiştir. Binanın çeşitli kolonları kayma gerilmelerine bağlı kırılmalardan dolayı ağır hasar görmüştür. Bu deprem sırasında yer hareketini kaydeden cihaz arsanın arkasında yer alan tek katlı binada bulunmaktadır. Çalışmanın sonunda kısa kolon etkisine bağlı olarak oluşan kolon hasarını hem elastik ötesi dinamik analiz hem de statik itme analizi ile gerçekçi bir şekilde elde etmenin mümkün olduğu ve elastik ötesi dinamik analizle

elde edilen, gözlenen ve hesaplanan kiriş-kolon hasarı arasındaki korelasyonun, statik itme analiziyle elde edilenden daha iyi olduğu görülmüştür [5].

Bayhan ve Gülkan (2011), 1992 Erzincan (M6.6), 1999 Düzce (Mw7.1), 2003 Bingöl (Mw6.3) depremlerinde hasar alan 3 farklı yerdeki binalarda doğrusal olmayan statik ve doğrusal olmayan zaman tanım alanında analizler yaparak “Uygun bir modelleme ile günümüzdeki performans değerlendirme prosedürlerini kullanarak bu binalardaki hasarlar tahmin edilebilir miydi?” sorusuna cevap aramışlardır. Analizlerde kullanılan ivme kayıtlarının alındığı istasyonlar binalara bitişik ya da çok yakındır. Düzce’de incelenen bina Çağnan’ın 2001 yılında incelediği binadır. Eleman performanslarının değerlendirilmesi ASCE-41’e göre yapılmıştır. Duvarlar eşdeğer basınç çubuklarıyla modellenmiştir. Çalışmada hesap sonuçları ve gözlenen hasar arasındaki farkın üç durum için de tutarlı olduğu, doğrusal olmayan zaman tanım alanında hesap sonuçlarında ilgili kolonlarda kesme hasarının oluştuğunu, ancak genel hasar dağılımına bakıldığında analiz sonuçlarındaki hasarın oluşan hasara göre fazla yüksek çıktığı sonucuna varılmıştır [6].

Kutaniş ve diğ. (2011), 1999 Kocaeli depreminde hasar almamış Adapazarı ve Gölcük’te yer alan 5 bina incelemişlerdir. Bu çalışma ile sahadaki yapı performanslarıyla teorik değerlendirme performansının doğrulatılması ve yeni kullanılan hesap tekniğinin geliştirilmesi veya düzeltme parametrelerinin gündeme gelmesi amaçlanmıştır. Doğrusal elastik mod birleştirme, doğrusal elastik olmayan artımsal eşdeğer deprem yükü ve doğrusal elastik olmayan artımsal mod birleştirme yöntemleri, Türkiye’de yazılan, bilimsel açıdan kabul görmüş, inşaat mühendisleri tarafından yaygın olarak kullanılan Probina Orion (2010), IdeYapı (2010), Sta4Cad (2010) gibi ticari yazılımlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan hesap yöntemleri analizleri için akademik programlar (SeismoSoft, 2010) kullanılmıştır. Oluşturulan bina modellerinde dolgu duvarlar dikkate alınmamıştır. Malzeme değerleri için karot deneyleri ve çekiç okumalarından yararlanılmış, çelik için karakteristik akma dayanımları kullanılmıştır. Yapılan değerlendirme çalışmalarında örnek olarak incelenen binaların hasarına ilişkin teorik bulguların sahada gözlenen hasar durumları ile uyumsuz olduğu bulunmuştur. Bu uyumsuzluklar kimi binalarda az, ancak kimilerinde de kabul edilemeyecek derecede yüksektir. Yazarlar, sonuçların bazı binalarda tutarlı, bazılarında farklı çıkmasını genel olarak analitik modellerde kullanılan plastik şekildeğiştirme davranışının

uygun bir pekleşme modeliyle desteklenmesi ve duvar katkılarının gerçeğe yakın modellenmesi gerektiğini belirtmişlerdir [7].