© * ^ DEPREME DAYANİKLİ YAPILARIN İNŞA PRENSİPLERİ

t

DEPREME DAYANİKLİ

YAPILARIN İNŞA PRENSİPLERİ

M

Çeviren: Bülend Y Ü N G Ü l

Mühendis I.T.Ü,

[Bati men t BUİLD International

dergisinden.)

( B * ş U i r M ı g e ç e n s a y ı d a }

H İ g a s h i - M a t s u y a n ı a

dep-remi (19G8)

Bu deprem hir hasar tevlit etmedi.

Fakat Tokyoda. yerleştirilmiş bulunan bir

hayli SMAC âleti zeminin ve yapılarm

hareketini kaydettiler, böylece bir çok

değişik karakteristiklerin cevapları elde

edildi.

2. 4, D e p r e m i n ö n c e d e n

t a h m i n i .

Nobi depreminden sonra kurutmuş

bulunan «Deprem ç a l k a l a n ktrallyet

Komisyonu« nun araştırmalarında,

mav-zulardan biri de kuvvetli depremlerin

ön-ceden tahmin edilebilmesi idi. Fakat bu

tahmin İmkânının gerçekleşebilmesi

an-cak 1960 darı sonra mümkün

olabilmiş-tir, Halen Amerika Birleşik Devletlerinde

ve Sovyet Rusya'da sismologlar bu

ko-nuya eğilmişlerdir.

Zeminin ve arz kabuğunun devamlı

müşahedesi, mikro titreşimlerin

ölçülme-si, tektonik olaylarda dalgaların yayılma

hızların sn tesbiti, Japonya'da Jeo man yetik

etûdlerln yapılması, bu araştırmaların

e-sasmj teşkil etmektedir. Bu

çalışmalar-dan biri Tokyo - Yokohama civar) için

is-tidlal ediimiş, müşahede edilen

olaylar-dan yakrn bir gelecekte kuvvetli bir

dep-remin vaki olacafjı ihtimaline

varılmış-tır.

Bazı sismologlar bunun on yıl

de, başkaları ise takriben yirmi yıi

için-de vaki olacağını ikaz etmektedirler.

Hakikaten kuvvetli bir depremin

vu-kuu üncede-ı tahmin edilebildiği

takdir-de bu araştırma ve çalışmalarımızın

se-vindirici bir sonucu olacaktır. Zira böyle

bir halde, tehlikeli binalar tahliye

edile-bilecek. yanıcı maddeler şehirlerden

u-zak (aştırılarak emin köylere taşınabilecek

bazı önemli yapılar zamanla takviye vo

tahkim edilecektir.

3. D e p r e m e d a y a n ı k l ı

y a p ı l a r ,

3.1. D e p r e m e d a y a n ı k

-l ı y a p ı -l a r t n p r e n s i p -l e r i

Eğer bir yapı (remin içinde kalan

kıs-mı müstesna) hafif, sağlam [yüksek

mu-kavemetli) ve plastik deformasyon

yapa-biliyorsa depreme karşı dayanıklıdır

Bun-dan başka özel frekansı, deprem

frekan-sından bir hayli farklı denebilir ki, yapı

dep-reme tamamen dayanıklıdır.

a—

İ — J

. M-S

*

— — SQ 7 8 <00 < f J >

Şekil I I Higashi - Matsuyama

depre-minde satıhta ve derinde ölçülen

ivme-ler.

© *

^

Şekil \2 — Zam İn hareketleri ve

yapı-nın karakteristikleri.

1. Betonarme inşaat

2. Şiddeti! deprem bölgesinde iyi cini

iemrn,

3.Çelik inşaat

A. Kalıtı afüviyon

5. Ahşap inşaat

e. Hafif ve seyrek deprem bölgesi

7. «Adobe» inşaat

8. Tu^la inşaat

(Mptutnn nı:,M',!pnq,l Ârldı "* L. CY, a[>•>;< ,Cıınir«rın[»m*nı 4 !'.'* »iim,; &MEI1 vf ••l*nJ.Brtr (I (1 touiül (1'rIİB cr jlcnr.ftF f^» nrvum) / y /A_{/^.IGonîrtvt} x / / / P , T « „ P / /*qr>r* (i* m»n«ı] • • - /, r, | Pıı'ııu [I Ctn[i#,vf rıli^ınr.r \ H polf t„| i \X(bttlı,no) dönt,».-, -iliiMır.l İU 1 r -. : + |>: . •:, "«UlU ^ fi'Ht» t0UlDrn(.p Jıerlmnuı BflJ» fj-İ T " n ı r t t ^ l 1 11.7 patf-feır Aoulan d'ıncrpfl* _{*. BSu»en}

d ' i n c r ı g i Att"*» j " Boklun I^V £ "t - t " İr* T-rr.r

ti polmu)

Cfl^ f Tl < n ıTl, rn

'asL'Cauifirhıt» ir rıU- Itgrr

pnjinnkjn ı n „r„ ... I [ u J Fs!»*n İL1" p.ı'll.j ttKilımnttuıır't [I m ı nj) CiW nuı-ırM İ M Otlnu) 1 Cün>,<.tEiı.,,.„,( Po<ni„ ( ı *r Jimpüu)

l i s ^ T

Gûntrtvîint«t,ınl PuuKn serlrevtı1 r«rınıı CanPiflrfBrıEe^-BPt fl ,'2 ta=rju) Onulan feıcın* PülMu .; 1 •r 1,»*İ11} SaUİC^T S»iTilln l,luıi( lrv v i*lun Höm'ûi d CöhUt^nntsjiudl <1 İl poluaur BJ UHııng; fcrldj

flûuîgf, «f4.hCrig* ülivİC'ı

Twiln fliluııl CİMİ |kjİ,-.hi m ro cm

CoALrajriıauftt

H M O d l I

DEPREME DAYANİKLİ

YAPILARIN İ^ŞA PRENSİPLERİ

II

Çeviren: Bülend YÜNGÜL Mühendis İ.T.Ü. (Bâtiment BUİLD international dergisinden.)

(Baştarafı geçen sayıda)

H i g a s h i - M a t s u y a m a dep-remi (1968)

Bu deprem bir hasar tevlit etmedi. Fakat Tokyoda, yerleştirilmiş bulunan bir hayli SMAC âleti zeminin ve yapıların

hareketini kaydettiler, böylece bir çok değişik karakteristiklerin cevapları elde edildi.

2. 4. D e p r e m i n ö n c e d e n

t a h m i n i .

Nobi depreminden sonra kurulmuş bulunan «Deprem çalışmaları kıraliyet Komisyonu» nun araştırmalarında, mev-zulardan biri de kuvvetli depremlerin ön-ceden tahmin edilebilmesi idi. Fakat bu tahmin imkânının gerçekleşebilmesi an-cak 1960 dan sonra mümkün olabilmiş-tir. Halen Amerika Birleşik Devletlerinde ve Sovyet Rusya'da sismologlar bu ko-nuya eğilmişlerdir.

Zeminin ve arz kabuğunun devamlı müşahedesi, mikro titreşimlerin ölçülme-si, tektonik olaylarda dalgaların yayılma hızlarının tesbiti, Japonya'da Jeomanyetik etüdlerin yapılması, bu araştırmaların e-sasını teşkil etmektedir. Bu çalışmalar-dan biri Tokyo - Yokohama civarı için is-tidlâl edilmiş, müşahede edilen olaylar-dan yakın bir gelecekte kuvvetli bir dep-remin vaki olacağı ihtimaline varılmış-tır.

Bazı sismologlar bunun on yıl de, başkaları ise takriben yirmi yıl için-de vaki olacağını ikaz etmektedirler.

Hakikaten kuvvetli bir depremin vu-kuu önceden tahmin edilebildiği takdir-de bu araştırma ve çalışmalarımızın se-vindirici bir sonucu olacaktır. Zira böyle bir halde, tehlikeli binalar tahliye edile-bilecek, yanıcı maddeler şehirlerden u-zaklaştırılarak emin köylere taşınabilecek

bazı önemli yapılar zamanla takviye ve tahkim edilecektir.

3. D e p r e m e d a y a n ı k l ı

y a p ı l a r .

3, I. D e p r e m e d a y a n ı k -l ı y a p ı -l a r ı n p r e n s i p -l e r i

Eğer bir yapı (zemin içinde kalan kıs-mı müstesna) hafif, sağlam (yüksek mu-kavemetli) ve plastik deformasyon yapa-biliyorsa depreme karşı dayanıklıdır. Bun-dan başka özel frekansı, deprem frekan-sından bir hayli farklı denebilir ki, yapı dep-reme tamamen dayanıklıdır.

o-g

0 N - 8

o 25 50 7 5 100 C j a l ) Şekil 11 — Higashi - Matsuyama depre-minde satıhta ve derinde ölçülen ivme-ler.

©

Şekil: 12 — Zemin hareketleri ve yapı-nın kaıakteristikleri.

1. Betonarme inşaat

2. Şiddetli deprem bölgesinde iyi cins zemin.

3.Çelik inşaat 4. Kalın alüviyon 5. Ahşap inşaat

6. Hafif ve seyrek deprem bölgesi 7. «Adobe» inşaat 8. Tuğla inşaat Çhevron > p r i n c i p o l Sobliöre B o u l o n A g r a f o V . C o n t r o v e n t o m o n t j (112 p o t o a u ) Disposition do c o n t r e v o n t o m e n t ı C o n t r o v e n t o m o n t ki (1 / 2 poteau) Brido A g r a f o . l o n g r i n o Potoau ( 2 ° nivoau) _{b o u l o n n ö o} Brido Brido C i n q pointeo do 10 c m Potoau ( 2 * nivoau) A g r a f o Poteau M o n t a n t _nivoau) C o n t r o v c n t e m e n t Potoau .d'angla £ İ C o n t r c v o n t c m c n t / Potoau p A g r a f o n i v o a u ) Potoau C o n t r c v o n t o m o n t \ (112 poteau) / \\ 1J C o n t r o v o n t o m o n t (bastaing) Potoau Potoau Potoauı (2« n i v e o u ) C o n t r o v e n t e m e n t ^ 1 Brido b o u l o n n ö o Poutro (2« niveau) Brido b o u l o n n ö e C o n t r o v e n t o m o n t j C - ' v h o r i z o n t a l Brido P o t o a u 0 » ( 1, f nivoau) C o n t r o v e n t e m e n t (112 p o t e a u A g r a f a B o u l o n d ' a n c r a g o _-•.Boulon d ' o n c r a g o A g r a f o J c ' B o u l o n d ' a n c r a g o W / \ ! c o n t r o v e n t o m o n t L o n g r i n a •j. Poteau ( 1 « niveau) P o t e a u d ' a n g l o C o n t r e v e n t e m e n t (112 p o t o a u ) C o n t r e v e n t e m e n t C o u v c r t u r o en materiau Iı5ger

^ d e p r o t e e t i o n contre le feu / Poteau ( 1s r niveau) c o n t r e v o n t e m e n t ( b a s t a i n g ) C o n t r e v e n t e m e n t C o n t r o v o n t o m e n t (1 /2 potoau) ç c o n t r e v o n t e m o n t M o n t a n t Poutre D o u b l o c o n t r o v e n t o m o n t . P o t o a u (1 •«• nivoau) D o u b l o \ c o n t r o v e n t e m e n t C o n t r e v e n t e m e n t ( 1 / 2 p o t e a u ) B o u l o n d ' a n c r a g e P o t o a u n i v o a u ) B o u l o n d ' a n c r a g o Somelle filante on s b ö t o n B o u l o n d ' a n c r a g o C o n t r o v e n t e m e n t ( 1 / 2 p o t e a u r o u bastaing) B r i d e B o u l o n d ' a n c r a g o B o u l o n Torroin naturel S u r.f a c o . d u «ol C o n t r o v e n t o m o n t h o r i z o n t a l

TABLO: 2 Kolon boylarına göre İnşaat kaideleri (serbest yüksekliğin % si)

1 2 3

Bina Tipi

Kolon Kat

Norma Çatısı hafif malze-me ile kaplı bina-lar.

Binalar

Çatısı ağır malze-me ile kaplı bina-lar.

Duvarları ağır mal-zeme ile teşkil e-dilen binalar. Okul, umumî hamam, tiyatro,

si-nema, sergi, konser salonu, stad veya 10 metreden fazla kiriş a -çıklıklı binaların kolonları.

Bir veya iki katlı binanın ikinci katı

3,3 4,0 4,5

Okul, umumî hamam, tiyatro, si-nema, sergi, konser salonu, stad veya 10 metreden fazla kiriş a -çıklıklı binaların kolonları.

iki katlı binanın birinci katı _{4,0 4,5 5,0}

Diğer türde Kolonlar Bir katlı veya iki katlı binanın

ikinci katı.

3,0 3,3 4,0

Diğer türde Kolonlar

İki katlı binanın birinci katı. 3,3 3,5 4,5

Prensipler basit olduğu kadar, pra-tikte bir çok güçlükler mevcuttur. Bir deprem mühendisi, projenin düzenlenme-sinde hiç bir tahdide bağlı olmaksızın bir yapı projesini hazırladığı zaman depre-me tamamile dayanıklı bina yapabilir.

Fakat her zaman mümkün olamıyor. Ekonomik, estetik veya fonksiyonel ne-denler bir takım tahditler koyuyor. Bu nedenlerde en kuvvetlisi ekonomik prob-lemler olup, deprem az tekerrür etmesi nedenine bağlılığıdır.

•Bundan başka büyük depremler o ka-dar seyrek vaki olmaktadır ki, bir yapı çok defa hakikî bir deprem tecrübesine dahi maruz kalmamaktadır.

Hafif yapıların depreme dayanmala-rı yönünden çok daha avantajlıdırlar. Ze-min zayıfsa, toprak altı kısımlarının, ri-jid, mukavim ve ağır yapılması tavsiye edilir, böylece faz farklarının tesiri izale edilebilir. Zemin hareketi ile depremin di-namik karakteristikleri arasındaki müna-sebet şekil 12 de gösterilmiştir. Ancak bu kaba bir fikir vermekte olup, olay böyle bir şekilde izah edilebilecek kadar basit değildir.

3, 2. M u h t e l i f t i p t e y a p ı l a r ı n d e p r e m e d a y a n -m a p r e n s i p l e r i ;

3, 21. A h ş a p Y a p ı l a r . Ahşap yapılar, genellikle hafif ve ağırlıklarına nazaran mukavemetleri bir hayli yüksektir. Esasen bunlar deprem yapılarının temel özellikleridir. Yeter ki, çatıları hafif, taşıyıcı duvarları yeterli, düz ve sağlam temellere oturtulmuş olsun japon yönetmeliklerinde yapıların ya-tay ve lateral kuşaklarla bağlanması ön görülmüştür. Bir katlı dış duvarları ah-şap kaplama evler çok sağlamdır.

Ek ve bağlantılar, madenî plâka ve bulonlar ile de takviye edilebilir. (Şekil 13 ve tablo 2 ).

Japonya'da iki tip ahşap konstruk-siyon vardır. Eski Japon tipi, esnek

bağ-lantılı ve rijid duvarlı yabancı tipi. Her

iki tipte zemin şartları gayrı müsait ol-madıkça depreme mukavimdir. (Şekil 14 ve 15 )

Depreme mukavim tipik bir konst-ruksiyon olarak, sağlam bir zemin üze-rine inşa edilmiş çok katlı bir pagod gösterilir. Yapının uzun bir özel periodu vardır, çünkü çok küçük ağaç parçaların-dan yapılmış olup sismik enerji, parça cıklar arasında hasıl olan sürtünme ta-rafından yutulmaktadır.

Ahşap yapıların maruz kaldıkları tehlikeler:

1. İki katlı, bilhassa zemin katı ma ğaza olan binalar. Bölmeler genellikle ek-santrik şekilde yerleştirilmiş olup, üstelik te kifayetsizdirler. Japonya'da yangın tehlikesi nedenile üç kattan fazla ahşap inşaat yasaktır.

2. Böcekler (termit) tarafından ye-nilerek harap olmuş binalar.

3. Ağır çatı taşıyanlar.

Ahşap yapılar, depreme mukavim ol-makla beraber, az da olsa bir kısmının yıkılması sonucu tevlit edeceği yangın afetleri nedenile, kalabalık yerleşme böl-gelerinde tavsiye edilmemektedir.

3. 22. Kârgir Yapılar

Tuğla veya aglomere malzeme ile inşa edilmiş binaların çökmesi ve bun-lardan elde edilen acı tecrübeler sonucu Japonya'da, iyice takviye ve teçhiz edil-meden bu tip inşaata müsaade edilme-mektedir. Kârgir yapılar ağır gevrek o-lup çekme ve kesme kuvvetlerine karşı mukavemetsizdirler.

14 — Japon evi

15 — Yabancı evden esinlenerek yapılan ev

Deprem halinde anî göçmeler bir hayli yüksek miktarda can kaybına sebe-biyet vermektedir.

Japonya'da, kârgir inşaat İçin uygu-lanan şartnameler bir hayli sert olup, bunların tatbiki halinde betonarme ele-manlarla ekonomik yönden rekabet im-kânsız olmaktadır.

Force horizontale Poteau -£crasement du bâton t mı Poutre

17 B. arme karkas bir yapıda hasarlar

16 — Taşıyıcı b. arme duvarlardan mü-teşekkil bir yapının statik deneyi.

Betonarme yapıların, depreme, yan gına karşı çok dayanıklı oldukları sanı-lırdı, fakat geıek Japonya'da gerekse dış memleketlerde görülen misallerden bu inanışın doğru olmadığı anlaşılmıştır.

Betonarme ağırdır, üstelik betonun kendisi, çekmeye ve kaymaya dayanıklı değildir. Esasen burada yıkılmağa mani olan çelikdir. Her kesit için minimal çe-lik pursantajı nizamnamelerle tayin edil-miştir. Bir yapının mukavemeti kabaca döşemelerinin beher metre karesine te-kabül eden, düşey perde alanı ile takdir edilebilir. (Şekil 16).

Az veya çok katlı betonarme taşı-yıcı duvarları bulunan yapılar genellikle

tipik rijid inşaatlardır.

Maruz kaldıkları sismik kuvvetlere karşı çok mukavim olup, deprem sonu-cu bazı çatlaklar teşekkül etse dahi göç-me vuku bulmaz. (Şekil 18). Betonargöç-me karkas yapılar, betonarme perdeli bina-lara nazaran rijid olmadığı gibi, o dere-ce dayanıkıl da değildirler. Sismografik verilerden yörünerek elde edilen

kuvvet-ler, (Japonya'da k = 0,2 diğer memle-ketlerde daha azdır).

18 — Örnek teçhizat

TABLO - 3

DERECE HESAP TARZI BİNA TİPİ HESAP KONTROL SİSTEMİ

0 Hiç hesap İstemez Normalize ve tip binalar Doküman depoları kontrol istemez

1 Basit hesaplardan ibarettir, düşey duvarların nisbetleri, döşeme ölçü-leri tayinölçü-leri gibi.

Ufak Konutlar Belediyeler tarafından kontrolları yapılır.

2 Yapı yönetmenliklerine göre tan-zim edilir. K katsayısı ve diğer mi-nimal inşaı şartlar uygulanır.

Normal yapılar Belediyeler tarafından kontrolları yapılır.

3 Hesaplarda, period, t i t r e ş i m mod-ları, zemin durumu, kütle ve rijitlik merkezlerinin rijitliği nazarı itiba-re alınır.

Basit sistemli yüksek binalar. Belediyeler tarafından kontrolları yapılır.

4 Veriler ve hesap yolları özel

ola-rak tesbit edilir. Özel şekilli binalar Özel olarak kurulmuş bir Komisyon tara-fından kontrol edilir.

5 Hesap yolu tesbiti sınırsızdır. _{Tamamile yeni tür yapı şekilleri.}

Özel olarak kurulmuş bir komisyon tara-fından kontrol edilir.

Esas alınarak bulunan tesirlerden bir hayli yüksektir. Betonarme karkas yapılarda bilhassa dikmelerde kesme kuvvetlerinin sebep olduğu kırılmalara mani olunmalıdır. M i n i m u m etriye araları Yapı nizamnamesi tarafından tayin edil miş olup, bilhassa Tokachi-Oki depremi nin sebep olduğu tahribatın etüdleri so nucu yeniden gözden geçirilmiştir. Ay rica yapıda mevcut fakat taşıyıcı olma yan duvarların da rijitliği arttırıcı tesir ve gerilmelerin sistem üzerinde dağılı şına tesiri ihmal edilemez. (Şekil 17).

19 Çelik iskeletli bir B. arme yapı

3, 24. Ç e l i k k a r k a s I ı b e t o n a r m e i n ş a a t .

Japonya'da geliştirilen bu metod, plâstik deformasyon bölgelerindeki karak-teristiklerinin betonarme binalara naza-ran daha üstündür.

Üstelik yapının hassasiyeti, betonu teçhiz edecek olan çelik bir iskelet

kul-lanılması nedenile, artmaktadır da. A-yaklar üzerine inşa edilen bir betonarme yapıda kolonların, teçhiz edilmesi zaruri-dir. (Şekil 19 ve 20).

3, 25. Ç e l i k İ n ş a a t . Çelik bir konstrüksiyon ile geniş bir sahaya nisbeten daha az miktarda çelik malzeme ile örtmek mümkündür, üstelik yapı daha hafif, mukavim ve elâstik ol-maktadır.

Yüksek irtifada deprem mukavim bi-naları çelik konstrüksiyon olarak inşa et-mek mümkündür. Japonya'da bu metod tatbik edilmektedir. (Şekil 21). Bununla

r—<20 4L.-75- 75- 9

' / Fourrure d , p |1 0 g t p |o r d, 5 g

f w

beraber, çelik bir inşaat, şayet statik ba-kımından hatalı ise, anî olarak yıkılabi-lir. Buna misal olarak kontrvantmanların kopabilmesi \ e yapı enstabl hale gelme-sidir.

Bilhassa, üst katların deformasyonu-na, alt kat kolonlarının da deplasmanı mü-essir olduğundan bu kolonlarda plastik bölgeye çıkılmaması tavsiye edilir. Statik olarak belirli bir sistem, büyük deformas-yonları taşıyabiiirse de bir tek eleman ve-ya bir düğüm noktasının kopması ve-yapıyı enstabl hale sokar. Kaynaklı bileşimler genellikle elâstik olmadığından, bilhassa özel bir itina isterler.

.W

T "

—tt — —

r ~ 1

1 I

i—İl

» (

—

:?"•—"fi b - Â İ]

j(A--Dİ i.a-Dj j(C-l)J t—

I - 1

p n

:< VJL'': - - —

r ı

: . > J |(A -2)| t—

I - 1

_{[(B—2)[ (C-2)} _ 'S K H

.NJLA

— — M r : \ İ , •iı* -3)i |(B-3)> t'C-3) i'.a-4); 1

411

~ J \ IiB-4); •

4 Q

LIR

/ ;

<

Şekil 21 — Taşıyıcı çelik yapı iskeletleri detayı

;(C-5)[

20 — B. anne bir yapıda çelik iskeletli kolonların kesiti