BETONARME GÜÇLENDİRME TEMEL İLKELERİ

BÖLÜM 1. ONARIM-GÜÇLENDİRME

İnsanların yaşam boyu ve her an en büyük ihtiyaç duyduğu beslenmeden sonra gelen zorunlu ihtiyacı barınmadır. Bu nedenle dünyanın her yerinde barınama maliyet bakımından birinci öncelikli konu olmasından dolayı konutlarla ilgili çalışmalar öne çıkmış bulunmaktadır.

Konutlar sabit olmasından dolayı hem oturma alanına hemde üst yapısına ve sürekli bakımına ihtiyaç duyulmaktadır. Maliyet bakımından da bakıldığında konutlar birinci maliyetli ihtiyaçların en başında gelmektedir. Dünyada konut maliyetlerinin yüksek olmasından dolayı konut açığı uzun zamanlardan beri devam etmektedir. Bu nedenlerden dolayı konutların yeniden yapılması maliyet, zaman ve diğer etkilerden çok mümkün olmamtadır. Bu durum için mevcut yapıların güçlendirilmesini kaçınılmaz kılmaktadır. Bu zorunluluğu çözmek için 2007 Deprem Yönetmeliğine kadar bu ihtiyaca yönetmelik bakımından bir çözüm getirilmemiştir. Bu yönetmelikle özellikle mevcut binaları değerlendirme ve güçlendirme konusunda getirdiği performans yaklaşımı ile ülkemizde deprem mühendisliği uygulamalarında önemli bir açılım olmuştur. Mühendislik hizmeti veren teknik kişiler özellikle 1999 depreminden sonra birçok güçlendirme yaptıktan sonra bu yönetmelik uygulamaya girmiştir. Bu durum aynı bir bölgede izinsiz yapılaşma olduktan sonra imar gelmesi gibi olmuştur. 2007 yönetmelik gelecek yıllarda inşaat mühendisliği eğitimi ve deprem mühendisliği araştırmaları üzerinde önemli etkisi olacaktır. Bununla birlikte yeni yönetmelikle uygulama yaşamımıza giren performans esaslı deprem mühendisiğinin anlaşılması ve yerleşmesi zaman alacaktır (N.Aydınoğlu).

Kesit hasar sınırlarına göre beton ve çelik birim şekil değiştirmeleri

Sargısız beton Sargılı beton

Kesit hasar sınır

Beton birim şekil değiştirmesi Çelik birim şekil değiştirmesi Beton birim şekil değiştirmesi

MN 0.0035 0.010 0.0035

GV 0.0035 0.040 0.0135

GÇ 0.004 0.060 0.018

2007 Deprem Yönetmeliği’nde 1998 yönetmeliğine göre önemli yenilikler getirilmiştir;

1. Bu yeniliklerin bir kısmı 1998 yönetmeliğinin içerdiği bölümlerin yeniden düzenlenmesi olmakla birlikte en önemli yenilik şüphesiz 2007 yönetmeliğinde “Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi” bölümünün olmasıdır.

2. 1998 Deprem Yönetmeliği depremin yanısıra sel, çığ ve kaya düşmesi gibi diğer doğal afetleri de kapsamaktaydı. Ancak bu afetlerle ilgili hükümler son derece kısıtlı olarak yer almaktaydı ve yönetmeliğin çok büyük bölümü depreme karşı yapı tasarımını kapsamaktaydı. Esasında sel, çığ ve kaya düşmesi gibi doğal afetlere yapı tasarımı ile önlem almak mümkün değildir. Bu tür “sakıncalı alanlar” gerekli hidrolojik ve jeolojik etüdlerle belirlenir ve bu alanlara yapı yapılması planlama önlemler ile engellenir. Deprem dışındaki diğer doğal afetler ile ilgili yapılaşma hükümleri 2007 Yönetmeliğinden çıkarılarak İmar Kanunu’nun ilgili yönetmeliklerine gönderilmiş ve 2007 Yönetmeliği “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik” adını alarak gerçek kimliğine ve kapsamına sahip olmuştur.

3. Diğer bir fark ahşap ve kerpiç binaların deprem yönetmeliği kapsamından çıkarılmasıdır. 1998 Yönetmeliğinde yer aldığı şekliyle gerek ahşap, gerekse kerpiç binalar ile ilgili bölümler teknikerlik düzeyinde, oldukça ilkel bir mühendislik yaklaşımı sergilemekteydi. Hâlbuki özellikle ahşap yapıların depreme dayanıklı tasarımı orman ürünlerinin yoğun olarak kullanıldığı Kuzey Amerika ve Avrupa’da oldukça gelişmiş bir konudur. Ahşap yapıların tasarımı ile ilgili kapsamlı bir Avrupa Yönetmeliği de bulunmaktadır (Eurocode 5: Design of Timber Structures). Ülkemizde ahşap yapı standardı olan TS-647’nin Eurocode 5 kapsamında tekrar hazırlanıp yürürlüğe girmesine kadar ahşap yapıların deprem yönetmeliğinde yer almasının ertelenmesi şimdilik en uygun çözümdür. Diğer yandan kerpiç yapıları bir mühendislik yapısı olarak değerlendirmek güçtür. Kerpiç

yapılar özel (kırsal) bir yığma yapı türü olarak düşünülebilir. 2007 Deprem Yönetmeliğinde kapsamlı olarak revize edilen ve boyut kontrolu yanısıra gerilme kontrollerinin de yer aldığı yığma binalar bölümünün gerekli veriler sağlandığında kerpiç binalar için de geçerli olacağı kabul edilmiştir.

4. Kapsamlı olarak revize edilen bir diğer bölüm çelik binaların deprem tasarımıdır. 2007 Yönetmeliğinin 4. Bölümü yük ve dayanım faktörleri tasarımı (LRFD) yaklaşımını göz önüne alarak tekrar düzenlenmiştir. Ancak benzer düzenlemenin TS-648 için de yapılması gereklidir.

1998 yönetmeliğinin yenilenmesinin temel amacı, 1998 yönetmeliği koşullarına uygun olarak yapılmamış mevcut binaların gelecekte maruz kalacakları deprem etkileri altında sergileyecekleri performansın değerlendirilmesi ve deprem dayanımı yeterli olmayan binaların güçlendirilmesi için gerekli olan kuralların tanımlanmasıdır. 2007 Deprem Yönetmeliği’nin 7. Bölümü bu amaçla hazırlanmıştır.

Ülkemizde depremlerin büyük hasarlara neden olmasının en önemli nedeni, binaların hangi yılda yapılmış olurlarsa olsun deprem etkileri dikkate alınmadan tasarlanmış ve yapılmış olmalarıdır. Mevcut binalarımızın neredeyse tamamı gerekli deprem dayanımına sahip değildir. Bu nedenle gelecekte meydana gelecek ve yerleşim bölgelerini etkileyecek depremlerde deprem zararlarının azaltılabilmesi için öncelikle mevcut binaların deprem performanslarının belirlenmesi gereklidir. Özellikle yıkılma veya ağır hasar görme riski yüksek olan binaların güçlendirilmesi, eğer güçlendirme işlemi ekonomik olarak verimli değilse de yıkılarak yeniden yapılması depremde en etkili zarar azaltma önlemidir. Binaların deprem performansı yeni bir kavramdır. Deprem performansı, “belirli bir deprem etkisi altında bir binada oluşabilecek hasarların düzeyi

ve dağılımına bağlı olarak belirlenen yapı güvenliği durumu” olarak tanımlanabilir.

Deprem hasarları kiriş, kolon, perde ve birleşim bölgesi gibi elemanlarda meydana gelir. Eleman hasarlarının değerlendirilmesinde öncelikle hasarın incelenen elemanın sünek ya da gevrek davranışından kaynaklandığının belirlenmesi gereklidir. Gevrek olarak hasar gören elemanlar (kesme kırılması) göçmüş kabul edilir. Sünek olarak hasar gören elemanların hasarları ise hesaplanan iç kuvvet veya şekildeğiştirme düzeylerine göre minimum hasar, belirgin hasar, ileri hasar ve göçme olarak derecelendirilir. Daha sonra binanın her katındaki hasarlı elemanların hasar dereceleri, sayıları ve dağılımları göz önüne alınarak binanın deprem performansı belirlenir. Bina deprem performansının belirlenmesi için dört ayrı performans düzeyi tanımlanmıştır. Hemen Kullanım performans düzeyini sağlayan binaların göz önüne alınan depreme maruz kalması halinde depremden hemen sonra kullanılabilecek durumda olduğu kabul edilmektedir. Can Güvenliği performans düzeyini sağlayan binalar göz önüne alınan deprem etkisi altında muhtemelen belirgin derecede hasar göreceklerdir.

Ancak bu hasarlar deprem sırasında binada bulunanların can güvenliği için tehdit oluşturmayacaktır. Diğer yandan binada oluşması beklenen eleman hasarları ağırlıklı olarak ileri hasar derecesinde ise, ancak binada topyekün göçme oluşmuyorsa, bina Göçme Öncesi

performans düzeyinde kabul edilir. Eğer göz önüne alınan deprem etkisi altında bu performans düzeyi de sağlanamıyorsa binanın Göçme Durumu’nda olduğuna karar verilir. Mevcut bir binanın deprem performansının belirlenebilmesi için öncelikle binanın yapılmış olan durumunun yeterli ölçüde bilinmesi gereklidir. Bu amaçla mevcut binalardan toplanacak yapısal sistem özellikleri, boyutlar, malzeme ve detaylarla ilgili bilgilerin kapsamı Yönetmelikte ayrıntılı olarak belirtilmiştir. Daha sonra bu bilgiler kullanılarak binanın yapısal modeli oluşturulur ve deprem etkileri

altında elemanlarda meydana gelecek iç kuvvetler ve şekildeğiştirmeler hesaplanır. Mevcut binaların deprem hesabında uyulan genel ilkeler ve kurallar ile yeni binaların deprem hesabında uyulan genel ilkeler ve kurallar arasında bazı önemli farkların başlıcaları aşağıda verilmektedir.

1. Deprem yüklerinin tanımında yüklerin azaltılması amacıyla taşıyıcı sistem davranış katsayısı (R katsayısı) uygulanmaz.

Yani yeni yapılacak yapılarda R>1 iken mevcut yapılarda R=1 alınır.

2. Malzemelerin tasarım dayanımı yerine, yerinde incelemelerle belirlenen mevcut dayanımları göz önüne alınır.

3. Kat ağırlıkları kat kütleleri ile uyumlu olmalıdır.

4. Kat kütleleri her katın kütle ağırlık merkezinde tanımlanır. Deprem kuvvetlerinin etkime noktalarının tanımında ayrıca ek dışmerkezlik uygulanmaz.

5. Betonarme elemanların modellenmesinde çatlamış kesit özellikleri kullanılır.

Kirişlerde (EI)e = 0.40 ( (EI)0

Kolon ve Perdelerde, ND/(Acfcm) ≤ 0.10 olması durumunda: (EI)e = 0.40 (EI)0

ND/(Acfcm) ≥ 0.40 olması durumunda: (EI)e = 0.80 (EI)0

Mevcut yapılar için gerçekleştirilen değerlendirme çözümlemelerinde çatlamış kesit özelliklerinin kullanılması ve iki kattan yüksek binalarda taban kesme kuvvetinin 0.85 katsayısı ile azaltılması, DY tarafından yeni binalar için önerilen deprem yükü azaltma katsayıları ve mevcut yapıların taşıyıcı elemanları için GV ve GÇ sınırları için tanımlanmış olan r

birlikte değerlendirildiğinde, Can Güvenliği Performansdüzeyi için yeni binalarda ve sünek düzenlenmiş yapı elemanlarına sahip mevcut binalarda kullanılan R

katsayılarının birbirlerine yakın olduğu söylenebilir. Bu benzeşime dayanarak doğrusal elastik değerlendirme yöntemi, yeni binaların tasarımında kullanılan yöntemin genişletilmişi olarak görülebilir.

2007 yönetmeliğinde deprem hesabı ve performans değerlendirmesi için binaların;

1. Doğrusal elastik

2. Doğrusal olmayan davranış

kabullerine dayalı, birbirinden oldukça farklı iki yöntem tanımlanmıştır. Yönetmelik bir ayrım ve kısıtlama yapmadan bu iki yöntemden herhangi birisinin kullanılmasına izin vermektedir. Her iki yöntemin de kendine özgü belirli avantaj ve dezavantajları vardır. İncelemeye konu olan bina hakkındaki bilgi düzeyi, proje süresi ve incelemede hedeflenen hassasiyet göz önünde

Doğrusal elastik Sistem davranışı

Tepe yerdeğiştirmesi

Taban Kesme kuvveti

Ve

Vy

ue umax

uy

Doğrusal olmayan Sistem davranışı

bulundurularak bu yöntemlerden birisi seçilebilir. Uygulamada verilmesi gereken ilk karar, doğrusal elastik yöntem veya doğrusal elastik olmayan yöntemden birisinin seçilmesidir. Genellikle doğrusal elastik yöntemler yapının incelenen deprem etkisi altındaki iç kuvvet dağılımının doğrusal elastik hesapla uyumlu olduğu durumlarda kullanılır. Ancak incelenen binanın performans hedefinin daha fazla plastik deformasyon istemleri öngörmesi durumunda doğrusal elastik yöntemin dayanım ve kabul ölçütlerindeki tutuculuk artmaktadır. Doğrusal olmayan davranışın ileri derecede gerçekleşmesi durumunda ise doğrusal elastik olmayan yöntemin performans hesabında daha gerçekçi sonuç vermesi beklenir. Diğer taraftan 2007 Deprem Yönetmeliği’nde tanımlanan doğrusal elastik yöntem kapasite analizi ile güçlendirilmiştir. Bu şekilde doğrusal elastik yöntem kapasite prensipleri ile birleştirilerek deprem etkilerinin daha gerçekçi biçimde hesaplanması sağlanmıştır. Yönetmeliğin her iki yöntemin de kullanılmasına hiç bir sınırlama getirmeden izin vermesi nedeniyle yöntemler arasındaki farklar iyi irdelenmeli ve anlaşılmalıdır.

DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMLERİ

İç kuvvetlerin ve şekildeğiştirmelerin hesaplanması için kullanılan hesap yöntemleri yönetmeliğin 2. bölümünde yeni binalar için verilen hesap yöntemleri ile yaklaşık olarak aynıdır. Tek önemli fark, kat sayısı 8’i aşmayan ve burulma düzensizliği bulunmayan binalara uygulanabilen eşdeğer deprem yükü yönteminde taban kesme kuvvetinin hesabıdır:

Vt = λ W A(T1) (1)

Denklem (1)’de λ katsayısı, üç ve daha çok katlı binalarda 0.85 alınmaktadır. Bunun nedeni birinci titreşim modunun hâkim olduğu bu tür binalarda birinci moda ait etkin kütlenin genel olarak bina ağırlığının %85’ini geçmemesidir. Deprem Yönetmeliğinin 7. Bölümündeki doğrusal elastik hesap yöntemlerinin Yönetmeliğin 2. Bölümündeki doğrusal elastik hesap yöntemlerinden temel farkı performans değerlendirmesindedir. Bu fark aşağıdaki bölümlerde irdelenecektir.

Yeni Binaların Performans Değerlendirmesi

Yeni binaların tasarımında doğrusal elastik davranış kabulu ile hesaplanan (azaltılmamış) deprem kuvvetleri, tasarlanan yapının elastik ötesi Süneklik ve fazla dayanım (tasarım dayanımına göre) özellikleri

göz önüne alınarak seçilen deprem yükü azaltma katsayısına (Ra) bölünmesi ile azaltılır. Bu azaltma, binanın kapasite tasarımı ilkelerine uygun olarak tasarlandığında deprem etkileri altında hiçbir elemanda gevrek kırılma olmayacağı ve tüm elemanların benzer süneklik ve fazla dayanım özelliklerine sahip olacağı varsayımına dayanır. Azaltılmış deprem kuvvetleri altında hesaplanan iç kuvvetler (E: deprem yükü), düşey yüklerden (G+Q) kaynaklanan iç kuvvetlerle birleştirilerek elemanların tasarım kuvvetleri belirlenir (Yük kombinezyonları; 1.4G+1.6Q, G+Q+E gibi). Depremden kaynaklanan tüm iç kuvvetlerin aynı yük azaltma faktörü ile azaltılmasının gerekçesi, binanın deprem sırasında tek dereceli bir sistem gibi davranacağı varsayımıdır. Özellikle birden fazla titreşim modunun hesaba katıldığı mod birleştirme yönteminde bu kabul doğru değildir, sadece pratik bir yaklaşıklık sağlar. Esasında bu durumda her mod için ayrı bir Ra katsayısı tanımlamak gereklidir.

Kapasite tasarımı ilkelerine göre tasarlanan bir binanın deprem etkisi altında tek dereceli bir sistem gibi davranacağını ve dayanım fazlası olmadığını, yani binanın gerçekleşen dayanımının tasarım dayanımına tam tamına eşit olduğunu kabul edelir. Bu durumda binanın doğrusal elastik ve doğrusal olmayan deprem davranışını Şekil 1’de gösterildiği şekilde ifade edebiliriz. Şekilde taban kesme kuvveti (V) ile tepe yerdeğiştirmesi (u) ilişkisi eşdeğer bir tek dereceli sistemi tanımlamaktadır. Ve ve ue deprem etkisi altında doğrusal elastik sisteme ait taban kesme kuvveti ve yerdeğiştirme talebini göstermektedir. V ve u tasarlanan sistemin akma dayanımı ve akma

yerdeğiştirmesi, umax ise deprem etkisi altında doğrusal olmayan sisteme ait yerdeğiştirme talebidir. Bu durumda doğrusal elastik sistem için deprem yükü azaltma katsayısı R, elastik sisteme ait taban kesme kuvveti talebinin (Ve) taban kesme kuvveti kapasitesine (Vy) oranıdır. Tasarlanan sistemin yerdeğiştirme kapasitesi deprem etkisi altında gerçekleşen doğrusal olmayan davranışa ait yerdeğiştirme talebini (umax) karşıladığı sürece, deprem yüklerinin bir deprem yükü azaltma katsayısı kullanarak azaltılması tutarlıdır.

Sünek olarak tasarlanan elemanlardan meydana gelen ve özellikle kuvvetli kolon–zayıf kiriş durumunun sağlandığı binalar yüksek şiddetli deprem etkileri altında dahi yeterli şekildeğiştirme ve yerdeğiştirme kapasitesini sağlayabilmektedir. Betonarme elemanların sünekliği, tüm kritik kesitlerin sargı donatısı kullanılarak sarılması ile önemli miktarda arttırılabilir.

Mevcut Binaların Performans Değerlendirmesi

Deprem Yönetmeliği koşullarını sağlamayan mevcut bir binada tek bir R katsayısı kullanarak deprem yüklerini azaltmak ve eleman kapasitelerini azaltılmış deprem yükleri ve düşey yük etkilerinin birleşik etkisi (G+Q+E) altında kontrol etmek doğru değildir. Zira elemanlarının tümü aynı derecede sünek olmayan bir binada tek R katsayısı tanımı geçerli değildir. Bu nedenle doğrusal elastik performans hesabında deprem yükü azaltma katsayısı uygulanmamış, deprem etkileri azaltılmamış deprem yükleri altında hesaplanmıştır. Doğrusal elastik olarak modellenen bir binanın elemanlarının performans kontrolu, kritik kesitlerde azaltılmamış deprem etkisi ve düşey yük etkisi altında hesaplanan iç kuvvetlerin kesit kapasiteleri ile karşılaştırılması sonucunda yapılabilir. Kesit kapasitesinin aşılmasına, ancak kesit yeterli sünekliğe sahipse izin verilebilir. Dolayısıyla eleman kesitlerinde iç kuvvetler cinsinden elde edilen etki/kapasite oranları kesitten talep edilen sünekliğin bir göstergesi olmaktadır. 2007 Deprem Yönetmeliği’nde etki/kapasite oranları (r faktörleri), kapasite tasarımı yaklaşımının tersten formüle edilmesi ile tanımlanmıştır.

R 1 e R 1

A

e R 1 A

Deprem momenti r Artık moment

gevre N

sünekM k

N M

− = −

= =

= = =

Bu şekilde hesaplanan r talepleri, kesit hasar sınırları için tanımlanan r sınır değerleri ile karşılaştırılarak kesitin ve elemanın hasar durumuna karar verilmektedir. r’nin hesabında eğilme yönleri dikkate alınmalıdır. Yukarıdaki ifadelerden;

Kesit moment kapasitesi = Düşey yük momenti + (Deprem momenti) / r (1)

Olarak bulunur. Bu ilişki kapasite tasarımında tüm elemanlar için tek bir deprem yükü azaltma katsayısı (R) kullanılması durumu ile eşdeğerdir. Ancak birbirinden farklı süneklik özelliklerine sahip elemanlardan meydana gelen mevcut ve güçlendirilmiş binalarda bu eşdeğerliğin ne kadar geçerli olduğu tartışılmalıdır. Deprem Yönetmeliğine uygun olarak tasarlanmış yüksek süneklik düzeyine sahip bir binada (R=8) kesit kapasiteleri denklem (1)’i sağlayacak şekilde seçildiği için, aynı binanın doğrusal elastik yöntem ile performans değerlendirmesi yapıldığında eleman r talepleri 8’i aşmayacaktır. Bu durum ileride sunulan Örnek 1’de gösterilmektedir. Ancak Deprem Yönetmeliği’ni sağlamayan mevcut veya güçlendirilmiş binalarda benzer bir tutarlılığı aramak gerçekçi olmamaktadır. Özellikle düşey yük momentlerinin kesit moment kapasitesine yaklaştığı durumlarda hesaplanan artık moment kapasitesi sıfıra, dolayısıyla r talepleri de sonsuza yakın değerlere ulaşmaktadır. Hatta kiriş kesiti düşey yükler altında akma dayanımına ulaşmışsa, r talebi eksi olmaktadır ve anlamsız bir durum ortaya çıkmaktadır. Bu durumda kirişler çok sünek olsa dahi hiçbir şekilde r sınır değerlerini sağlayamazlar. Binanın yatay yükler için güçlendirilmesi de bu durumu değiştirmez, zira kirişler güçlendirilmediği sürece bu aritmetik dengesizlik devam edecektir. Kirişlerin güçlendirilmesi ise güçlendirme tasarımında en son tercih edilen işlemdir, çünkü

kiriş güçlendirmesi hem pahalı, hem de güçtür. Mühendislik pratiği açısından sadece kesme dayanımı yetersiz gevrek kirişlerin kesme dayanımını arttırmak amacıyla güçlendirilmesi anlamlıdır. Diğer yandan sünek kirişlerin hasar görmesi binada gerçek anlamda can güvenliği tehlikesi de yaratmaz. r talebinin tanımında aşağıda verilen denklem (2) kullanılırsa hem işlemler basitleşecek, hem de kirişlerde ortaya çıkan aritmetik dengesizlik giderilecektir.

r = (Toplam moment) / (Kesit moment kapasitesi) (2)

Bu durumda “artık moment kapasitesi” gibi fiziksel olarak anlamı olmayan bir ara aritmetik değere de gerek kalmayacaktır. Denklem (2) ile tanımlanan r talebi elbette yeni bina tasarımında geçerli olan denklem (1) ile birebir uyumlu değildir. Ancak özellikle 1. ve 2.

derece deprem bölgelerinde Deprem Yönetmeliğine uyumlu olarak tasarlanmış binalarda deprem momentleri düşey yük momentlerine göre her zaman baskın olduğu için aradaki farklar da önemsiz mertebelerde olacaktır. Denklem (2) ile tanımlanan r değerleri denklem (1)’de olduğu gibi bir yük azaltma katsayısı olarak değil, kesit süneklik talebini ifade eden katsayılar olarak algılanmalıdır. Bir kesit için süneklik talebi elbette toplam moment etkisi altında anlam kazanır. FEMA-356’da önerilen doğrusal elastik yöntemde kullanılan kesit etki/kapasite oranları da denklem (2) ile tanımlanmıştır.

Eksenel Kuvvetlerin Hesabı

Doğrusal elastik hesap yöntemi ile azaltılmamış deprem yükleri kullanarak hesaplanan Eksenel kuvvetler özellikle dış çerçevelerin düşey elemanlarında çok yüksek değerlere ulaşabilir. Halbuki kolonlara aktarılabilen eksenel kuvvetler, kirişler tarafından aktarılabilen kesme kuvvetleri ile sınırlıdır. Kirişlerde oluşabilecek en büyük kesme kuvvetlerini de kirişlerin çift eksenli eğilme altındaki kapasiteleri belirler. Dolayısıyla bir binadaki tüm kirişlerin düşey yükler ve yatay deprem yükleri altında çift eksenli eğilme ile kapasitelerine ulaştığı varsayılarak kolonlarda oluşacak en büyük Eksenel kuvvetleri hesaplamak mümkündür. Bunun için bir kapasite hesabı (limit analizi) yapmak yeterlidir. Ancak düşey yükler ve deprem yükleri altında kapasitesine ulaşmayan kiriş kesitleri varsa, bu kesitler için kapasite momentleri yerine analiz momentlerini kullanmak daha gerçekçidir. Düşey yük ve deprem yükü etkisi altında bir kirişin i ve j uçlarında oluşabilecek en büyük kesme kuvveti, deprem kuvvetinin soldan ve sağdan etkimesi durumuna göre denklem (6) ile hesaplanır (Şekil 2).

ri alt rj üst rj alt ri üst

ei dyi ej dyj

net net

[M M ] [M M ]

i ucu V V j u

(DY 3.9) cu V V (6)

L L

AA ⁻ + ^{− −} + ⁻ 

= − = + 



 

Denklem (6) kullanılarak tüm kirişlerde kapasite kesme kuvvetleri hesaplanır ve kirişlerin saplandığı kolonlara aktarılarak kolonlarda oluşan kapasite eksenel kuvvetleri bulunur. Deprem yükleri altında yatay yük taşıma kapasitesine ulaşan bir binada kolon eksenel kuvvetleri bu şekilde hesaplanan kapasite eksenel kuvvetlerine eşittir. Burada yapılan değerlendirme son derece açık olduğu halde 2007 Deprem Yönetmeliği Ek 7A’da kolon eksenel kuvvetlerinin hesabı için yaklaşık bir “grafik yöntem” önerilmekte, kapasite eksenel kuvvetleri ise grafik yöntemle bulunan eksenel kuvvetlerin bir üst sınırı olarak tarif edilmektedir (Madde 7A.3). Grafik yöntemin verilmesinin amacı, denklem (2-4)’de uygulanan “artık kapasite” yaklaşımını kolon eksenel kuvvetlerine de yansıtmak ve yeni binaların kapasite tasarımında kullanılan R katsayısını tersten elde etmektir. Ancak bu yaklaşımın fiziksel bir tutarlılığı yoktur. Bir kolonun bir kesitinin eğilme momentleri kullanılarak eksenel kuvveti hesaplanamaz. Zira kolon eksenel kuvvetlerini kolon kesitinin durumu değil, binanın uygulanan dış yükler altındaki denge durumu belirler. Yönetmelik Şekil 7A.1’de gösterilen K noktası denge koşullarını sağlamayan gelişigüzel bir noktadır. Bunun sonucunda grafik yöntem ile bir kolonun alt ve üst kesitlerinde iki farklı eksenel kuvvet hesaplanmaktadır. Bir kolonda iki eksenel kuvvet bulunması da grafik yöntemin tutarsızlığının açık bir kanıtıdır. Grafik yöntemle hesaplanan kolon eksenel kuvvetleri genellikle kapasite eksenel kuvvetlerini aştığı için esasında fazladan bir iş yapılmış olmaktadır.

Özellikle dış çerçevelerdeki perdelerin ve geniş kesitli kolonların grafik yöntemle hesaplanan Eksenel kuvvetleri gerçek dışı büyük değerlere ulaşmaktadır.

Performans Değerlendirmesinde Kullanılan Etki/Kapasite Oranı Sınırları

Betonarme kirişler, kolonlar, perdeler ve güçlendirilmiş dolgu duvarların hasar sınırlarını belirlemek için gerekli olan sünek davranışa ait etki/kapasite oranı sınırları 2007 Deprem Yönetmeliği Tablo 7.2- 7.5’de verilmiştir. Tablolardaki r sınır değerlerinin kirişlerde sargılama durumu, basınç donatısının çekme donatısına oranı ve kesme gerilmesine, kolonlarda ise sargılama durumu, basınç gerilmesi ve kesme gerilmesine bağlı olarak değiştiği gözlenmektedir. Sargılama betonarme kesitlerin sünekliğini arttırır. Kesme gerilmelerinin betonun çekme dayanımını aşması durumunda ise kırılma modu eğilmeden eğilme/kesme kırılmasına doğru eğim gösterir. Bu durum kesitin süneklik kapasitesini azaltır. Diğer yandan süneklik kapasitesi kiriş kesitlerinde basınç donatısı oranı ile artar, kolon kesitlerinde ise Eksenel basınç oranı ile azalır. Tüm bu etkiler ilgili r sınır tablolarına yansıtılmıştır. Dolayısıyla r oranlarının kesit düzeyinde deprem momentlerini azaltma katsayıları olmadığı, ancak kesit süneklik taleplerini temsil ettikleri r sınır tabloları tarafından da ifade edilmektedir. Bu durum r katsayısının kavramsal olarak denklem 2-4) ile uyumlu olmadığının bir başka göstergesidir.

Büyük depremler olan Amerika Birleşik Devletleri’ndeki 1989 Loma Prieta ve 1994 Northridge, Japonya’daki 1995 Kobe ve Türkiye’deki 1999 Marmara depremlerinde birçok yapıda ağır hasar ve göçme meydana gelmiş, ayrıca çok sayıda can kaybı olmuştur.

Bunun üzerine yürürlükteki deprem yönetmelikleri sorgulanmış ve bilimsel araştırma projeleri başlatılmıştır. Amerika Birleşik Devletleri’nde yaşanan depremlerde meydana gelen büyük hasar sonucu, yapıların deprem etkileri altında yeterli bir dayanımını öngören performans kriterine alternatif olarak, yerdeğiştirmeye karşı daha gerçekçi performans kriterini esas alan yöntemlerin geliştirilmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır [1].

Mevcut yapı sistemlerinin deprem güvenliklerinin belirlenmesinde, çok kere ileri analiz yöntemlerine başvurulması gerekli olmaktadır.

Doğrusal olmayan teoriyi esas alan hesap yöntemlerindeki gelişmelerle, yapı sistemlerinin dış etkiler altındaki gerçek davranışının daha yakından izlenebilmesi, özellikle yerdeğiştirme ve şekildeğiştirmelere bağlı deprem performansının daha gerçekçi olarak belirlenebilmesi mümkün olmaktadır. Özellikle son yıllarda meydana gelen yıkıcı depremlerden sonra mevcut yapıların deprem performansının belirlenmesi deprem muhendisliğindeki önemli konulardan birisi haline gelmiştir. Son yıllarda doğrusal olmayan teoriyi esas alan hesap yöntemlerindeki elişmelerle, yapı sistemlerinin dış etkiler altındaki gerçek davranışının daha yakından izlenebilmesi ve deprem performansının daha gerçekçi olarak delirlenmesi mümkün olabilmektedir. Doğrusal olmayan statik analiz yöntemleri ile elde edilen birçok analiz sonucu değerlendirildiğinde bir binanın aynı deprem seviyesi altındaki davranış taleplerinin yöntemlere göre farklı sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Bu nedenle doğrusal olmayan statik analiz yöntemlerinin irdelenmesi ve güncellenmesi gerekmektedir.

Yerdeğiştirmeye bağlı performans kriterini esas alan yapısal değerlendirme ve tasarım kavramı, özellikle son yıllarda ABD’nin deprem bölgelerindeki mevcut yapıların deprem güvenliklerinin daha gerçekçi olarak belirlenmesi ve yeterli güvenlikte olmayan yapıların güçlendirme çalışmaları sırasında ortaya konulmuş ve geliştirilmiştir. Performans kriterini esas alan yöntemlerin geliştirilmesine yönelik olarak, Structural Engineers Association of California (SEAOC) tarafından yayınlanan Bluebook [2] ve Vision 2000 [3], Applied Technology Council (ATC) tarafından ATC 40 [4] ve Federal Emergency Management Agency (FEMA) tarafından FEMA 273 [5], FEMA 356 [6], projeleri geliştirilmiştir. Bu organizasyonların yanında, Building Seismic Safety Council (BSSC), American Society of Civil Engineers (ASCE) ve Earthquake Engineering Research Center of University of California at Berkeley (EERC-UCB), Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) ve Earthquake Engineering Research Institute (EERI) tarafından yürütülen diğer projeler de bu alandaki araştırmalara katkı sağlamaktadır. Doğrusal olmayan statik analiz yöntemlerin kullanımı FEMA 273, FEMA 356 ve ATC 40’ın yayınlanmasından sonra hızla artmıştır. Araştırmacılar aynı deprem seviyesi altındaki aynı binalar için doğrusal olmayan statik analiz yöntemlerinin farklı davranış talepleri verdiğini ortaya koymuşlardır. Bu davranış taleplerindeki farklılıklar ilgili yöntemler üzerinde

araştırmalar yapılarak yöntemlerin birbirleri ile kıyaslanmasını gerektirmiştir. Bunun sonucu olarak yöntemlerin yapı davranış taleplerini belirlemekteki eksikliklerini gidermek ve daha güvenilir doğrusal olmayan statik analiz yöntemleri geliştirmek amacıyla ATC 55 projesi başlatılmıştır. ATC 55 projesi kapsamında doğrusal olmayan statik analiz yöntemlerinden Kapasite Spektrum Yöntemi (KSY) ve Yerdeğiştirme Katsayıları Yöntemi (YKY) ile ilgili araştırmalar yapılmış ve FEMA 440 raporunda ilgili yöntemlerin değerlendirilmesi ve bu yöntemlerin geliştirilmesi (güncellenmesi) ile ilgili bilgiler yayınlanmıştır. Benzer bilimsel araştırmalar Türkiye’de de yapılmış ve 1998 Türk Deprem Yönetmeliği güncellenmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bunun sonucunda Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından 06 Mart 2006 tarihli Resmi gazetede yayımlanan ve bu tarihten bir yıl sonra yürürlükte olan “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik” hazırlanmıştır [8]. Bu yeni deprem yönetmeliğinin 7. Bölümünde “Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi” ve 7.6. Bölümünde ise “Depremde Bina Performansının Doğrusal Elastik Olmayan Yöntemler ile Belirlenmesi” başlığı altında ayrıntılı bilgilere yer verilmiştir.

ATC40 [1], FEMA 273 [2], FEMA 356 [3], FEMA440 [4] v.b. dökümanlarda detayları verilen statik artımsal itme analizi yöntemlerinin en önemli sakıncası, yapının deprem performansının belirlenmesinde sadece birinci titreşim modunun dikkate alınması ve yüksek mod etkilerinin hesaplara yansıtılamamasıdır. Bu nedenle, yapının birinci titreşim modunu dikkate alan statik artımsal itme analizi yöntemleri, planda ve düşeyde düzenli yapılar için güvenle uygulanabilmektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalar, düzensiz ve çok katlı yapıların deprem performansının belirlenmesinde çok sayıda mod etkilerini de dikkate alacak yöntemler üzerine yoğunlaşmıştır. Bu kapsamda, konu üzerine çalışan araştırmacılar tarafından çok modlu analiz yöntemleri önerilmiştir. Bu yöntemlerden bazıları (“Modal Artımsal İtme Analizi (MPA)”[7], “Ust Sınır Artımsal İtme Analizi (UBPA)”[8] v.b.) her bir moda ait yanal yuk dağılımını yapının ilk plastik mafsal oluşmadan önceki elastik mod şekilleri ile orantılı olarak kabul etmekte, ancak bazıları ise (“Uyarlamalı Mod Birleştirme (AMC)”[9], “Artımsal Spektrum Analizi (ARSA)”[10], “Tam Uyarlamalı Artımsal İtme Analiz (DAP)”[11], “Çok Modlu Uyarlamalı Yük Artımı Yöntemi” [12] v.b.) yapıya etkiyecek her bir mod ile orantılı yanal yük dağılımı ile yer değiştirme şeklinin uyumlu olması için plastik mafsal oluşumuna bağlı olarak her bir yuk artım adımında modal analiz yapılmakta ve yanal yuk dağılımı mod şekillerinin değişimi ile uyumlu olacak şekilde yeniden belirlenmektedir.

2.1. Doğrusal Elastik Yöntem Doğrusal elastik hesap yöntemi;

1. Doğrusal elastik analiz 2. Kapasite hesabı

3. Performans değerlendirmesi

olarak 3 temel adımdan oluşmaktadır: Yöntemin uygulaması, incelenen binanın modellenmesi ile başlar. 2007 Deprem Yönetmeliği mevcut binaların değerlendirmesinde yeni binaların tasarımından farklı olarak çatlamış kesit hesabı öngörmektedir. Bu nedenle kolon ve perdeler için eksenel kuvvet ve kesit özelliklerine bağlı olarak bir katsayı belirlenir ve modelleme yapılırken her düşey eleman için bu katsayı ile azaltılmış rijitlik değerleri kullanılır. Kirişler için ise, eksenel kuvvet taşımadıklarından sabit bir rijitlik azaltma katsayısı uygulanır. Mevcut bina değerlendirmesinde ayrıca ek dışmerkezlik uygulanmaz, fakat rijit uç bölgelerin tanımlanması gereklidir.

Doğrusal elastik analiz sonuçlarının elde edilmesinin ardından, kolonlar için “Kapasite Kontrol Yöntemi” [6] kullanılarak kolonların deprem altında alabilecekleri maksimum eksenel kuvvet ve buna bağlı olarak moment kapasitesi belirlenir. Kapasite kontrol yöntemi, kirişlerin kolonlara moment kapasiteleri oranında yük aktarılabileceği esasına dayanır ve kiriş kapasitelerinde kolon-kiriş kapasite oranı ile düzeltme yaparak kolon eksenel kuvvetininin hesabını öngörür.

“7A.3. Kolon ve perde eksenel kuvvetlerinin üst sınırı

Yukarıda açıklandığı şekilde hesaplanan NK eksenel kuvvetinin basınç veya çekme durumlarındaki üst sınırı, ilgili kolon ile üstündeki kolonlara saplanan tüm kirişlerde, pekleşme gözönüne alınmaksızın 3.4.5.1’e göre uygulanan depremin yönü ile uyumlu olarak hesaplanan Ve kesme kuvvetlerinin kolonlara aktarılması sonucunda ilgili kolonda elde edilen eksenel kuvvet olarak tanımlanabilir.”

Bu yöntem ile hesaplanan eksenel kuvvet kapasitesi, Yönetmelik ekindeki grafiksel yöntem ile hesaplanacak eksenel kuvvetler için sınır değerleri verir. Grafiksel yöntem, kolon etkileşim diyagramında, düşey yüklemeler altındaki değerler ile düşey ve deprem yüklemesinin ortak etkisi altındaki değerler arasındaki doğrunun etkileşim diyagramı ile kesiştiği noktaya ait moment değerini kolon moment kapasitesi olarak kabul eder. Her iki yöntemden hesaplanan eksenel kuvvet değerinden küçük olanı kolonun moment kapasitesini belirler. Kolon ve kiriş eğilme kapasitelerinin hesaplanmasının ardından eleman kırılma davranışları belirlenir. Bunun için önce tüm elemanlarda kapasite analizinden elde edilen kesme kuvveti değerleri (kapasite kesmesi) TS-500 [7]’den hesaplanan kesme kuvveti kapasiteleriyle karşılaştırılır. Kolonlarda kapasite kesmesi, kolon alt ve üst uçlarındaki moment kapasitelerinin, kolonlara saplanan kiriş kapasitelerinin veya hesaptan elde edilen kesit momentlerinin (daha az olanı) kolon net uzunluğuna bölünmesi ile elde edilir. Kirişlerin kapasite kesmesinin hesabında da yaklaşım aynıdır, ancak açıklık boyunca etki eden düşey yüklerin kesme kuvvetine katkısı da dikkate alınır. Perdelerde durum daha farklıdır, çünkü perdelerin üst uçlarında plastik mafsallaşma olması beklenmez. Hem kısa perde (H/Lw) kontrolü yapılır, hem de Bölüm 3.6.7 ye göre hesaplanan kesme kuvveti, kesme kapasitesi ile karşılaştırılır. Sonuç olarak bir elemanın herhangi bir ucunda TS-500’e göre hesaplanan kesme kapasitesi kapasite kesmesinden daha az ise o eleman

“gevrek” olarak belirlenir, değilse eleman “sünek” tir.

Eleman kırılma davranışının belirlenmesinin ardından, sünek elemanlarda azaltılmamış (R=1) deprem yüklemesi altında hesaplanan moment istemlerinin ilgili kesitlerin artık moment kapasitelerine bölünmesi ile Etki-Kapasite Oranı istemleri (r) hesaplanır. Gevrek elemanlarda r değeri, doğrusal elastik hesaptan elde edilen kesme kuvvetinin TS-500’e göre hesaplanan kesme kuvveti kapasitesine oranıdır. Hesaplanan r istemleri eleman tipine göre deprem yönetmeliğinde Tablo 7.2, 7.3 ve 7.4’de verilen sınır değerler ile karşılaştırılır. Eğer bir elemanın her hangi bir ucunda sınır değer aşılıyor ise, bu eleman göz önünde bulundurulan performans seviyesi için yeterli kabul edilmez. Eleman performanslarının belirlenmesinin ardından bina performans hesabı gerçekleştirilir.

2.2. Doğrusal Elastik Olmayan Yöntem

Doğrusal elastik olmayan yöntem, doğrusal elastik yöntemde belirtildiği şekilde hazırlanan yapı modelinin G+nQ yüklemesi altında analizi ile başlar. Buradan elde edilen Eksenel kuvvet istemleri ve eksenel yük-moment etkileşim diyagramları kullanılarak kolon ve perdeler için doğrusal olmayan moment-eğrilik bağıntıları hesaplanır. Kirişler için ise moment-eğrilik bağıntıları doğrudan hesaplanır.

Her kesitin moment-eğrilik ilişkisi, plastik mafsal boyu varsayımı kullanılarak moment-plastik dönme ilişkisine dönüştürülür ve modele iki doğrulu olarak tanımlanır. İtme analizi ile kapasite eğrisinin hesaplanması için, göz önüne alınan deprem yönündeki hakim mod özellikleri kullanılarak eşdeğer deprem yük dağılımı hesaplanır ve yükler kat kütle merkezlerinden artımsal olarak etki ettirilir. Sistem düşey yükler ve adım adım arttırılan yatay yükler altında yatay yük kapasitesine ulaştıktan sonra, tahmin edilen tepe deplasmanına ulaşıncaya kadar yer değiştirme adımlarına karşılık gelen yatay kuvvetler ile itilir. Buradan elde edilen tepe deplasmanı - taban kesmesi kuvveti eğrisi (kapasite eğrisi), spektral ivme-spektral yerdeğiştirme eğrisine dönüştürülür ve bu eğri kullanılarak hedef deplasman belirlenir. İtme analizinin tamamlanmasının ardından hedef tepe yerdeğiştirmesi değerinde oluşan eleman iç kuvvet ve plastik dönme istemleri hesaplanır. Doğrusal elastik yöntemde olduğu gibi önce eleman kırılma davranışı kesme kontrolü ile belirlenir.

Doğrusal elastik yöntemden farklı olarak kapasite kesmeleri yerine doğrudan itme analizinden elde edilen kesme kuvvetleri kesme

kuvveti istemi olarak alınır ve kesme kapasiteleri ile karşılaştırılır. Sünek elemanların performans kontrolünde plastik dönme istemleri sırasıyla plastik eğrilik ve toplam eğriliğe çevrilerek, kesit için toplam eğriliğe karşı gelen beton ve çelik birim şekildeğiştirmeleri hesaplanır. Hesaplanan birim şekildeğiştirme istemleri Yönetmelikte göz önünde bulundurulan performans seviyesi için belirlenen sınır değerler ile karşılaştırılarak elemanların performans düzeyi belirlenir. Gevrek elemanlarda bu kontrol kesme etkisinin kesme kapasitesi ile karşılaştırılması şeklinde gerçekleştirilir. Eleman performanslarının yeterli olup olmadığı belirlendikten sonra bina performans hesabı yapılır.

Örnek olarak bir binanın deprem sonrası durumunun performans değerlendirme yöntemleri ile kestirilmesi

Bir konut binasının performans değerlendirmesi doğrusal elastik ve doğrusal elastik olmayan yöntemler ile hesap yapılmıştır. Tablo 2’de her katta ve incelenen doğrultuda Can Güvenliği performans sınırlarını sağlamayan kirişlerin sayısının tüm kiriş sayısına oranı ve performans sınırlarını sağlamayan kolon ve perdelerin aldığı kesme kuvvetinin toplam kat kesme kuvvetine oranı karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Tablodaki DE ve DEO kısaltmaları sırasıyla Doğrusal Elastik ve Doğrusal Elastik Olmayan yöntemleri ifade etmektedir.

X doğrultusunda Can Güvenliği performans düzeyini sağlamayan kolon-perde kesme oranlarının 1. ve 2. katlarda her iki hesap yöntemine göre de yüksek çıkmasının nedeni, o katlarda P1 ve P2 perdelerinin can güveliği performans sınırlarını sağlamamalarıdır. Y doğrultusunda benzer şekilde 1P4 ve 1P5 perdelerinin Can Güvenliği sınırlarını sağlamaması nedeniyle ilk katta Can Güvenliği performans düzeyini sağlamayan kolon-perde kesme oranı yüksek görünmektedir. Üst katlara çıkıldıkça kolon boyutlarının küçülmesi ve buna ek olarak eksenel kuvvetlerin azalması sebebiyle moment kapasiteleri azalan 5S10 ve 5S12 kolonları 5. katta performans sınırlarını sağlamayan elemanlardır. Performansı yeterli olmayan kirişlerin büyük çoğunluğu perdelere saplanan kirişlerdir. Bu kirişlerin perdeye saplanan uçlarında yüksek moment istemlerine karşı koyacak yeterli dayanımları bulunmamaktadır. Bina performans seviyesinin belirlenmesinde bir diğer önemli ölçü göreli kat ötelenmeleri sınırıdır. Her iki yöntem ile hesaplanan göreli kat ötelenmeleri, sınır değer olan 0.03’ün oldukça altındadır. Buna karşın özellikle alt katlarda Can Güvenliği performansını sağlamayan çok sayıda sünek eleman olması dikkat çekicidir. Deprem Yönetmeliği’nde verilen göreli kat ötelenmesi sınırlarının performans üzerinde belirleyici olmadığı açıktır.

2007 yılında yürürlüğe giren “Deprem Bolgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”te yapıların deprem performansının belirlenmesinde kullanılacak doğrusal olmayan analiz yöntemi olarak, FEMA 356’da tanımlanan yer değiştirme katsayıları yonteminin bir uyarlaması olan “Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi” yer almıştır. Yöntemin uygulanmasında, yatay eşdeğer deprem yüklerinin deprem yer değiştirme talebine ulaşılana kadar, yapının analiz doğrultusundaki birinci (hakim) mod şekli ile orantılı olarak arttırılması öngörülmektedir. Bu nedenle yöntemin kullanımı, çok katlı olmayan ve planda düzensizliğe sahip olmayan yapılarla sınırlandırılmıştır. Bu koşullara uymayan yapılarda yüksek mod etkilerini yapı davranışına yansıtabilen bir analiz yönteminin kullanılması istenmektedir. Artımsal itme analizi yönteminde yapıların davranışı, genellikle, artan yatay yükler altında belirlenen ve

yapı toplam taban kesme kuvvetine karşı tepe noktası yer değiştirmesi olarak çizilen kapasite eğrisi ile tanımlanmaktadır. Kapasite eğrisi, analizi yapan mühendise yapı davranışını grafiksel olarak değerlendirme imkanı sunmaktadır. Yapının tepe noktası yer değiştirmesi, kapasite eğrisinin tanımlanmasının yanında depremin yapıdan talep ettiği yer değiştirmenin belirlenmesinde de önemli rol üstlenmektedir.

Güçlendirme, hasar görmemiş bir yapı veya yapı elemanını, 1. İstenilen bir güvenlik düzeyine çıkarmak için, Yatay ve düşey yük taşıma kapasitesini artırmak, Sünekliğini artırmak,

Mevcut ve deprem esnasında oluşabilecek düzensizlikleri gidermek Mevcut ve üzerinde çalışılan yönetmeliklere uygun hale getirmek, 2. Yapının istenilen,

2.1 Kullanım fonksiyonunu bozmadan (konut, iş yeri, garaj vb.),

2.2 Servis süresince konforunu (harcamaları) minimum etkileyerek (ışık, ısı, ses) 2.3 Hacmini aşırı değiştirmeden (beton yerine çelik veya elyaf kullanarak) 2.4 Mimarisini bozmadan,

2.5 Güçlendirme maliyetini (yapım maliyetinin maksimum %40, yapı tarihi ise bu orana bakılmaz) minimum seviyede tutmak kaydıyla,

2.6 Her aşamasının yönetmelik kriterlerine göre ve eğer yönetmelik mevcut değilse (betonarme su tankının veya baraj gövdesinin güçlendirilmesi gibi) dünyada kabul görmüş yönetmelik kriterlerine göre projesinin hazırlanması gibi, yapılan işlemlerin tamamına denir.

Onarım ise hasar görmüş bir yapıyı eski haline getirmek için yapılan işlemlerdir. Onarım ile güçlendirmeyi birbirinden ayırmak doğru değildir. Onarılması planlanan yapıyı aynı zamanda güçlendirmek yapının tekrar hasar görmemesi için kaçınılmazdır. Örneğin cadde üzerindeki bir yapıya bir araç çarpması sonucu oluşan hasarı onararak eski haline getirmek bu hasarın bir daha olmayacağı anlamına gelmezken söz konusu yapının onarılırken güçlendirilmesi bu hasarın bir daha olmayacağı veya daha az olacağı anlamına gelir. Bir yapıda oluşan deprem hasarını onarmak içinde aynı şeyler daha acil geçerlidir. Bu nedenlerden dolayı bu notlarda onarım-güçlendirme yerine sadece güçlendirme ifadesi kullanılacaktır.

Kolon, perde ve kiriş gibi eleman bazında onarım güçlendirme yapılabilir. Ancak bazen bu bireysel eleman onarım güçlendirilmesi, 1. Bu elemanların yapıda çok olması,

2. Yapıda komşu elemanlar arasında dayanım farklılığından dolayı düzensizlik oluşması, 3. Kirişi güçlendirilirken kolonun zayıf kalması ve DY 3.3. düzensizliğin ortaya çıkması,

4. Yapının yeterli yanal rijitliğe sahip olmaması ve bunun çok sayıda kolon güçlendirilmesi yerine perde yapılarak rijitliğin daha çok artırılmasına rağmen güçlendirme maliyetini düşürmesi ,

5. Yapıda düzensizliklerin bulunması (A1, A2, A3, B1, B2, B3), 6. Yapının bütünlüğünün bozulması gibi,

nedenlerden dolayı uygun değildir. Bu nedenle yapının elemanlarının değil sisteminin güçlendirilmesi daha uygun olur. Binanın kolon, kiriş, perde, birleşim bölgesi gibi deprem yüklerini karşılayan elemanlarında dayanım ve şekil değiştirme kapasitelerinin arttırılmasına yönelik olarak uygulanan işlemler, eleman güçlendirmesi olarak tanımlanır. Binanın taşıyıcı sisteminin dayanım ve şekil değiştirme kapasitesinin arttırılması ve iç kuvvetlerin dağılımında sürekliliğin sağlanması, binaya yeni elemanlar eklenmesi, birleşim bölgelerinin güçlendirilmesi, deprem etkilerinin azaltılması amacıyla binanın kütlesinin azaltılması işlemleri sistem güçlendirmesi olarak tanımlanır.

Binaların güçlendirilmesinin genel amacı, deprem hasarlarına neden olacak kusurlarının giderilmesi, deprem güvenliğini arttırmaya yönelik olarak yeni elemanlar eklenmesi, kütle azaltılması, mevcut elemanlarının deprem davranışlarının geliştirilmesi, kuvvet aktarımında sürekliliğin sağlanması türündeki işlemleri içerir. Güçlendirme;

1. Yapıya istenilen performansı kazandırmak, 2. Maliyeti minimumda tutmak,

3. Mevcut yapıya minimum düzeyde dokunmak (son çalışmalarda hedef içinde oturulurken veya kullanılırken güçlendirmek), 4. Güçlendirme süresini minimuma indirmek,

5. Yapının bulunduğu bölgede bulunan malzeme ve iş gücünü kullanarak yapmak, 6. Yapının içinden ve dışından mimari olarak güçlendirildiğini hissettirmemektir.

Onarım güçlendirmede etkili olabilecek parametreler,

a. Yapının kullanım fonksiyonun (konut, işyeri) b. Yapının mülkiyeti (özel, kamu)

c. Yanının yaşı

d. Yapının bulunduğu yerdeki mevcut ve sonra uygulanacak imar mevzuatı e. Yapıyı inceleyen teknik heyetin onarım-güçlendirme tecrübesi

f. Onarım-güçlendirme yapacak iş gücü ve malzemenin temini g. Bölgenin deprem aktivitesi

h. Onarım-güçlendirmenin yapının kullanım fonksiyonuna getireceği kısıtlamalar i. Onarım-güçlendirme maliyeti ve süresi

j. Onarım-güçlendirmenin olası depremler için yapıya kattığı dayanımın yapı sahibindeki izi k. Mevsim

l. Psikolojik yaklaşım

m. Yapının tarihi eser, anıt, sosyal ve kültürel özelliği

olarak sayılabilir. Güçlendirilecek yapı hasta bir yapı olduğu için bu hastanın neresinin ne zaman ve şartlarda (yürürken, koşarken) acıdığı ve ne yediğinin bilinmesi için yanında uzun süre kalınarak (inceleme) çok iyi tanınması tahlil (karot alınması) ve film (donatı röntgeni) sonuçlarının incelenmesi gerekir. Değilse karşıdan bakınca karar vermek zordur. Kişi griptir ayakta duramaz. Güçlendirilecek yapıya yaklaşımda aynı yapının tüm elemanları tanınmalıdır. Yapıyı tanıma DY (doktor) verilen kriterler çerçevesinde yapılmaktadır.

BÖLÜM 2. İNCELEMEYE KONU OLAN BİNANIN TANINMASI 7.2. BİNALARDAN BİLGİ TOPLANMASI

7.2.1. Binalardan Toplanacak Bilginin Kapsamı

7.2.1.1– Mevcut binaların taşıyıcı sistem elemanlarının kapasitelerinin hesaplanmasında ve deprem dayanımlarının değerlendirilmesinde kullanılacak eleman detayları ve boyutları, taşıyıcı sistem geometrisine ve malzeme özelliklerine ilişkin bilgiler, binaların projelerinden ve raporlarından, binada yapılacak gözlem ve ölçümlerden, binadan alınacak malzeme örneklerine uygulanacak deneylerden elde edilecektir.

7.2.1.2 – Binalardan bilgi toplanması kapsamında yapılacak işlemler, yapısal sistemin tanımlanması, bina geometrisinin, temel sisteminin ve zemin özelliklerinin belirlenmesi, varsa mevcut hasarın ve evvelce yapılmış olan değişiklik ve/veya onarımların belirlenmesi, eleman boyutlarının ölçülmesi, malzeme özelliklerinin saptanması, sahada derlenen tüm bu bilgilerin binanın varsa projesine uygunluğunun kontrolüdür.

7.2.2. Bilgi Düzeyleri

Binaların incelenmesinden elde edilecek mevcut durum bilgilerinin kapsamına göre her bina türü için bilgi düzeyi ve buna bağlı olarak 7.1.6’da belirtilen bilgi düzeyi katsayıları tanımlanacaktır. Bilgi düzeyleri sırasıyla sınırlı, orta ve kapsamlı olarak sınıflandırılacaktır.

Elde edilen bilgi düzeyleri taşıyıcı eleman kapasitelerinin hesaplanmasında kullanılacaktır.

7.2.2.1–Sınırlı bilgi düzeyi’nde binanın taşıyıcı sistem projeleri mevcut değildir. Taşıyıcı sistem özellikleri binada yapılacak ölçümlerle belirlenir.

7.2.2.2–Orta bilgi düzeyi’nde eğer binanın taşıyıcı sistem projeleri mevcut değilse, sınırlı bilgi düzeyine göre daha fazla ölçüm yapılır.

Eğer mevcut ise sınırlı bilgi düzeyinde belirtilen ölçümler yapılarak proje bilgileri doğrulanır.

7.2.2.3–Kapsamlı bilgi düzeyi’nde binanın taşıyıcı sistem projeleri mevcuttur. Proje bilgilerinin doğrulanması amacıyla yeterli düzeyde ölçümler yapılır.

7.2.3. Mevcut Malzeme Dayanımı

Taşıyıcı elemanların kapasitelerinin hesaplanmasında kullanılacak malzeme dayanımları Yönetmeliğin bu bölümünde mevcut malzeme dayanımı olarak tanımlanır.

7.2.4. Betonarme Binalarda Sınırlı Bilgi Düzeyi

7.2.4.1–Bina Geometrisi: Saha çalışması ile binanın taşıyıcı sistem plan rölevesi çıkarılacaktır. Mimari projeler mevcut ise, röleve çalışmalarına yardımcı olarak kullanılır. Elde edilen bilgiler tüm betonarme elemanların ve bölme duvarların her kattaki yerini, eksen açıklıklarını, yüksekliklerini ve boyutlarını içermelidir ve binanın hesap modelinin oluşturulması için yeterli olmalıdır. Temel sistemi bina içinde veya dışında açılacak yeterli sayıda inceleme çukuru ile belirlenecektir. Binadaki kısa kolonlar ve benzeri olumsuzluklar kat planına ve kesitlere işlenecektir. Binanın komşu binalarla olan ilişkisi (ayrık, bitişik, derz var/yok) belirlenecektir.

ÖZET

• Taşıyıcı sistem plan rölevesinin elde edilmesi

• Kısa kolon vb. olumsuzlukların, komşu binalarla ilişkilerin işlenmesi

• Temel sisteminin kontrol çukuru açılarak belirlenmesi

7.2.4.2–Eleman Detayları: Betonarme projeler veya uygulama çizimleri mevcut değildir. Betonarme elemanlardaki donatı miktarı ve detaylarının binanın yapıldığı tarihteki minimum donatı koşullarını sağladığı varsayılır. Bu varsayımın doğrulanması veya hangi oranda gerçekleştiğinin belirlenmesi için her katta en az birer adet olmak üzere kolonların herbirinden %10 ve kirişlerin herbirinden %5 oranında elemanın pas payları sıyrılarak donatı ve donatı bindirme boyu tespiti yapılacaktır. Sıyırma işlemi kolonların ve kirişlerin

uzunluğunun açıklık ortasındaki üçte birlik bölümde yapılmalı, ancak donatı bindirme boyunun tespiti amacıyla en az üç kolonda bindirme bölgelerinde yapılmalıdır. Sıyrılan yüzeyler daha sonra yüksek dayanımlı tamir harcı ile kapatılacaktır. Ayrıca pas payı sıyrılmayan elemanların %20’sinde enine ve boyuna donatı sayısı ve yerleşimi donatı tespit cihazları ile belirlenecektir. Donatı tespiti yapılan betonarme kolon ve kirişlerde bulunan mevcut donatının minimum donatıya oranını ifade eden donatı gerçekleşme katsayısı kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı belirlenecektir. Bu katsayı donatı tespiti yapılmayan diğer tüm elemanlara uygulanarak donatı miktarları belirlenecektir.

• Binanın yapıldığı tarihteki minimum donatı varsayımı

• Her katta kolon ve kirişlerin %10’unda (en az birer adet) pas payı sıyrılarak doğrulama yapılması, çelik sınıfının gözle tespit edilmesi

• Pas payı sıyrılmayan elemanların %20’sinde tahribatsız yöntemlerle donatı tesbiti yapılması

• Donatı gerçekleşme katsayısı’nın belirlenmesi

7.2.4.3–Malzeme Özellikleri: Her katta kolonlardan veya perdelerden TS-10465’de belirtilen koşullara uygun şekilde en az iki adet beton örneği (karot) alınarak deney yapılacak ve örneklerden elde edilen en düşük basınç dayanımı mevcut beton dayanımı olarak alınacaktır. Donatı sınıfı, yukarıdaki paragrafta açıklandığı şekilde sıyrılan yüzeylerde yapılan görsel inceleme ile tespit edilecek, bu sınıftaki çeliğin karakteristik akma dayanımı mevcut çelik dayanımı olarak alınacaktır. Bu incelemede, donatısında korozyon gözlenen elemanlar planda işaretlenecek ve bu durum eleman kapasite hesaplarında dikkate alınacaktır.

• Her katta en az iki beton örneği (kolon veya perde) alınması

• Beton kapasite dayanımı = En düşük basınç dayanımı

• Çelik kapasite dayanımı = Karakteristik akma dayanımı 7.2.5. Betonarme Binalarda Orta Bilgi Düzeyi

7.2.5.1–Bina Geometrisi: Binanın betonarme projeleri mevcut ise, binada yapılacak ölçümlerle mevcut geometrinin projesine uygunluğu kontrol edilir. Proje yoksa, saha çalışması ile binanın taşıyıcı sistem rölevesi çıkarılacaktır. Elde edilen bilgiler tüm betonarme elemanların ve bölme duvarların her kattaki yerini, açıklıklarını, yüksekliklerini ve boyutlarını içermelidir. Bina geometrisi bilgileri, bina kütlesinin hassas biçimde tanımlanması için gerekli ayrıntıları içermelidir. Binadaki kısa kolonlar ve benzeri olumsuzluklar kat planına ve kesitlere işlenecektir. Binanın komşu binalarla olan ilişkisi (ayrık, bitişik, derz var/yok) belirlenecektir. Temel sistemi bina içinde veya dışında açılacak yeterli sayıda inceleme çukuru ile belirlenecektir.

• Proje yoksa taşıyıcı sistem plan rölevesinin elde edilmesi, varsa mevcut projenin yapıya uygunluğunun tesbiti

• Kısa kolon vb. olumsuzlukların, komşu binalarla ilişkilerin işlenmesi

• Temel sisteminin kontrol çukuru açılarak belirlenmesi

7.2.5.2–Eleman Detayları: Betonarme projeler veya imalat çizimleri mevcut değil ise 7.2.4.2’deki koşullar geçerlidir, ancak donatı kontrolü yapılacak kolon ve kirişlerin sayısı her katta en az ikişer adet olmak üzere o kattaki toplam kolon sayısının %20’sinden ve kiriş sayısının %10’undan az olmayacaktır. Betonarme projeler veya imalat çizimleri mevcut ise donatı kontrolu için 7.2.4.2’de belirtilen işlemler, aynı miktardaki betonarme elemanda uygulanacaktır. Ayrıca pas payı sıyrılmayan elemanların %20’sinde enine ve boyuna donatı sayısı ve yerleşimi donatı tespit cihazları ile belirlenecektir. Proje ile uygulama arasında uyumsuzluk bulunması halinde, betonarme elemanlardaki mevcut donatının projede öngörülen donatıya oranını ifade eden donatı gerçekleşme katsayısı kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı belirlenecektir. Eleman kapasitelerinin belirlenmesinde kullanılan bu katsayı 1’den büyük olamaz. Bu katsayı donatı tespiti yapılmayan diğer tüm elemanlara uygulanarak donatı miktarları belirlenecektir.

• Her katta kolon ve kirişlerin %20’sinde (en az ikişer adet) pas payı sıyrılarak doğrulama yapılması, çelik sınıfının gözle tespit edilmesi

• Pas payı sıyrılmayan elemanların %20’sinde tahribatsız yöntemlerle donatı tesbiti yapılması

• Donatı gerçekleşme katsayısı’nın belirlenmesi

7.2.5.3–Malzeme Özellikleri: Her kattaki kolonlardan veya perdelerden toplam üç adetten az olmamak üzere ve binada toplam 9 adetten az olmamak üzere, her 400 m²’den bir adet beton örneği (karot) TS-10465’de belirtilen koşullara uygun şekilde alınarak deney yapılacaktır. Elemanların kapasitelerinin hesaplanmasında örneklerden elde edilen (ortalama-standart sapma) değerleri mevcut beton dayanımı olarak alınacaktır. Beton dayanımının binadaki dağılımı, karot deney sonuçları ile uyarlanmış beton çekici okumaları veya benzeri hasarsız inceleme araçları ile kontrol edilebilir. Donatı sınıfı, yukarıdaki paragrafta açıklandığı şekilde sıyrılan yüzeylerde yapılan görsel inceleme ile tespit edilecek, bu sınıftaki çeliğin karakteristik dayanımı eleman kapasite hesaplarında mevcut çelik dayanımı olarak alınacaktır. Bu incelemede, donatısında korozyon gözlenen elemanlar planda işaretlenecek ve bu durum eleman kapasite hesaplarında dikkate alınacaktır.

•TS-10465’de belirtilen koşullara uygun şekilde her katta en az üç, her 400 m2’den en az bir, toplam en az 9 beton örneği (kolon veya perdelerden) alınması

• Beton kapasite dayanımı = Ortalama - standart sapma

• Çelik kapasite dayanımı = Karakteristik akma dayanımı