KENTSEL YAPI STOKLARINDA DEPREM RİSKLERİNİN SOKAKTAN TARAMA YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ

KENTSEL YAPI STOKLARINDA DEPREM RİSKLERİNİN SOKAKTAN TARAMA YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ

A SCREENING PROCEDURE FOR SEISMIC RISK ASSESSMENT IN

URBAN BUILDING STOCKS Haluk SUCUOĞLU¹

ÖZET

Bu çalışmada ülkemizin kentsel yerleşimlerinde bulunan orta yükseklikteki (1-6) katlı betonarme binalar için bir risk değerlendirme yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem yapı stokları içerisinde yer alan binalar için sokaktan gözlenebilen bina parametrelerini kullanarak (bina serbest kat sayısı, yumuşak katlar, ağır çıkmalar, görünen yapı kalitesi) bir risk sıralaması yapmaktadır. Sokak incelemesi eğitilmiş gözlemciler tarafından yapılmaktadır ve bir gözlemcinin bir bina için harcıyacağı süre 10 dakikayı geçmemektedir. Daha sonra sokaktan toplanan veriler değerlendirilerek her bina için bir performans skoru hesaplanmakta ve bu skorlar binaların bulundukları konumda beklenen deprem şiddetine ve binaların depremde beklenen performanslarına bağlı olarak risk önceliklerini belirlemekte kullanılmaktadır. Performans skorunun değeri çoklu doğrusal regresyon analizi ile türetilen ortalama değer fonksiyonundan elde edilmektedir. Bu fonksiyonun elde edilmesinde 1999 Düzce depremi sonrasında yapılan saha çalışmalarında derlenen ve 454 binayı kapsayan bir veri tabanı kullanılmıştır. Sunulan yöntem İstanbul Belediyesi tarafından Zeytinburnu, Fatih ve Küçükçekmece ilçelerinin deprem risklerini belirlemek amacıyla yürütülen projelerde kullanılan “birinci kademe değerlendirme yöntemi” dir. Birinci kademe değerlendirme sonucunda deprem riski yüksek olarak belirlenen binalar daha kapsamlı inceleme için ikinci kademe değerlendirme kapsamına alınmaktadır. Fatih İlçesi için elde edilen sonuçlar örnek olarak verilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Deprem riski, sokak taraması, kentsel yapı stokları, betonarme ABSTRACT

An effective step for seismic risk mitigation in large urban areas under high seismic risk is to identify the most vulnerable buildings which may sustain significant damage during a future earthquake. Once they are identified properly, existing seismic risks may be reduced either by retrofitting such buildings, or by replacing them with new buildings in view of a particular risk mitigation planning strategy. A fast and simple seismic risk assessment procedure is proposed in this study for vulnerable urban building stocks. It is basically a sidewalk survey procedure based on observing selected building parameters from the street side, and calculating a performance score for determining the risk priorities for buildings. Statistical correlations have been obtained for measuring the sensitivity of damage to the assigned performance score by employing a database consisting of 454 damaged buildings surveyed after the 1999 Düzce earthquake in Turkey. The results revealed that the proposed screening procedure provides a simple but effective tool for selecting those buildings that have significant damage risk. These buildings have to be subjected to a more detailed assessment for a final decision on their seismic risk level.

Keywords: Seismic risk, visual screening, urban building stocks, reinforced concrete

1 Prof. Dr., ODTÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü, 06531 Ankara. sucuoglu@ce.metu.edu.tr

GİRİŞ

Klasik mühendislik yaklaşımında bir binanın deprem etkileri altında güvenli olmasının koşulu, geçerli olan deprem yönetmeliğine uyumlu olmasıdır. Ancak deprem bölgelerinde yer alan yapıların büyük çoğunluğu deprem yönetmeliklerinin gerektirdiği koşulları sağlamazlar. Buna karşın depremlerde yıkılan veya ağır hasar gören binaların oranı yönetmelik koşullarına uymayan binaların oranından belirgin biçimde çok daha azdır. Türkiye’de yönetmeliğe uymayan binaların oranını en az %90 olarak tahmin edebiliriz. Bu oran İstanbul veya diğer birinci derece deprem bölgeleri için genellenebilir. Diğer yandan 1999 Kocaeli ve Düzce depremleri sonrasında Düzce’de yıkılan veya ağır hasar gören binaların oranı %20 civarında olmuştur. Kocaeli depremi sonrasında Gölcük ve Adapazarında gözlenen oranlar da bu seviyelerdedir. JICA tarafından 2002’de İstanbul için gerçekleştirilen kayıp tahmini çalışması sonucunda, Marmara Denizi tabanında meydana gelecek 7.5 büyüklüğünde bir depremde İstanbul’da yıkılacak binaların oranı %7 olarak hesaplanmıştır. Yönetmeliğe uyumlu olmayan binaların oranı ile gerçekte yıkılan veya ağır hasar gören binaların oranı arasındaki büyük farklar dikkate alındığında, depremde yıkılma veya ağır hasar görme riskine sahip olan mevcut binaların belirlenmesi için öncelikle etkili ve basit, hızla uygulanabilir bir yönteme ihtiyaç olduğu açıktır.

Bu çalışmada orta yükseklikteki (1-6) katlı mevcut betonarme binalar için bir risk değerlendirme yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem yapı stokları içerisinde yer alan binalar için sokaktan gözlenebilen bina parametrelerini kullanarak bir risk sıralaması yapmaktadır. Sokak incelemesi eğitilmiş gözlemciler tarafından yapılmaktadır ve bir gözlemcinin bir bina için harcıyacağı süre 10 dakikayı geçmemektedir. Daha sonra sokaktan toplanan veriler değerlendirilerek her bina için bir güvenlik skoru hesaplanmakta ve bu skorlar binaların bulundukları konumdaki deprem şiddetine ve depremde beklenen performanslarına bağlı olarak risk önceliklerini belirlemekte kullanılmaktadır.

SOKAKTAN İNCELEME PARAMETRELERİ

Geçmiş büyük depremler ülkemizin kentsel yerleşimlerindeki deprem hasarlarının bina kat sayısı ile doğru orantılı olduğunu göstermiştir. Bu durum özellikle deprem tasarımından yoksun olan binalar için geçerlidir. Hasarı arttıran diğer faktörler de iyi bilinmektedir. Bunlar aşırı düzensizliğe neden olan yumuşak katlar ve ağır çıkmalar, çerçevelerdeki süreksizlikler, zayıf malzeme ve işçilik kalitesi olarak sıralanabilir. Hangi olumsuz faktörün hasar oluşumu üzerinde ne kadar etkin olduğunu bilmek kolay değildir. Bu durumda burada istatistikten yararlanmak mümkündür.

Belirlenen yer hareketi şiddeti altında binaların hasar olasılıklarını hesaplamak için kırılganlık eğrileri üretilebilir. Ancak kırılganlık eğrileri ile bir mahallede veya bir coğrafi hücre içerisinde yer alan bir grup binanın hasar görme olasılığı hesaplanabilmektedir. Örneğin, binaların %12’si ağır hasar görebilir, şeklinde ifade edilir. Fakat bu %12 binanın hangi binalar olduğu belirlenemez.

Burada sunulan çalışmanın amacı bir adım daha ileri gitmek ve belirli bir binaya ait parametreler değerlendirilerek o binanın güvenlik veya performans skorunu hesaplamaktır. Bu skorlar kullanılarak tüm binalar birbirinden ayrılabilmekte ve incelenen tüm binalar için bir risk sıralaması yapmak mümkün olabilmektedir.

Yukarıda sıralanan ve hasarı etkilediği düşünülen önemli parametrelerin bir kısmı basit sokak gözlemleri ile belirlenebilmektedir. En kolay belirlenebilen parametreler kat sayısı, yumuşak kat, ağır çıkmaların varlığı ve yapının genel inşaat kalitesini yansıtan görünen yapı kalitesi olarak sıralanabilir. Her parametre aşağıda ayrıntılı olarak tanımlanmaktadır.

Toplam Kat Sayısı

1999 Kocaeli ve Düzce depremlerinden sonra yapılan arazi gözlemleri, bina hasarları ile toplam kat sayısı arasında cok yakın bir ilişki olduğunu gösterdi. Eğer tüm binalar deprem yönetmeliklerine uygun olarak yapılmış olsaydı böyle bir ilişki ortaya çıkmayacak, tüm binaların hasar düzeyleri kat sayısından bağımsız olarak yaklaşık bir benzerlik içinde olacaktı. Deprem tasarımına sahip olmayan binalarda artan kat sayısı ile artan yatay yükler, bunu karşılamak için gerekli olan kapasite

artışı ile dengelenmezler. 1999 Düzce depreminden sonra Düzce’de bulunan tüm 9685 binanın hasar dereceleri yasal olarak Afet İşleri Genel Müdürlüğü tarafından tespit edilmiştir. Tüm binaların hasar dereceleri kat sayısına göre düzenlenerek Şekil 1’de sunulmuştur. Şekilde her kat için hasarlı bina sayıları o kat sayısındaki toplam bina sayısı ile normalize edilmiştir.

0 10 20 30 40 50 60 70 80

1 2 3 4 5 6

Number of stories

Percentage of damaged buildings

Light / None Moderate Severe / Collapsed

Şekil 1. 1999 Düzce depreminden sonra Düzce’deki binaların hasar dağılımının kat sayısı ile değişimi (Light/none: az hasarlı/hasarsız; Moderate: orta hasarlı; Severe/collapsed: ağır hasarlı/göçük) Şekilde hasar derecesi ile kat sayısı arasında neredeyse doğrusal bir bağıntı olduğu görülmektedir.

Esasında binalara verilen yasal hasar derecelerinin biraz abartılı olduğu düşünülebilir, zira ODTÜ tarafından deprem sonrası yapılan gözlemlerde genel olarak daha düşük hasar dereceleri saptanmıştır. Örneğin 6 katlı ve hasarsız pek çok bina belirlenmiştir. Ancak depremden sonra ev sahiplerinin genel olarak hasar tespitcilere uyguladığı baskılar sonucunda gerçekte olduğundan daha fazla hasar takdir edilmektedir. Ancak her durumda kat sayısının hasar derecesi üzerinde etkin olduğu belirgindir. Kat sayısı Türkiye’de hasar derecesini belirleyen en önemli faktördür. Burada kullanılan “kat sayısı”, binanın zemin tarafından salınımı kısıtlanmamış serbest kat sayısıdır.

Yumuşak Kat

Yumuşak kat genel olarak zemin katın üst katlara oranla daha düşük dayanım ve rijitliğe sahip olması nedeniyle oluşur. Bu durum en fazla ana cadde kenarındaki binalarda gözlenir. Sokaktan düz ayak girilebilen zemin katlar ticari mekan olarak, üst katlar ise konut olarak kullanılırlar. Üst katlar çok sayıda bölme duvar nedeniyle daha yüksek rijitlik ve dayanıma sahiptir. Ancak zemin kat çerçevelerinin içi ön cephede vitrin oluşturmak ve içeride müşteri sirkülasyonuna izin vermek amcıyla boş tutulur. Bunun yanında zemin kat üst katlara oranla daha yüksek olabilir.Tüm bu faktörlerin etkisi ile deprem mühendisliğinde yumuşak kat olarak tabir edilen zayıflık ortaya çıkar.

Pek çok yumuşak katın dünyadaki geçmiş depremlerde tamamen ezilerek yok olduğu ve binanın da çökmesine neden olduğu gözlenmiştir.

Bu çalışmada sokak taramaları sırasında yumuşak katlar gözlemsel olarak belirlenmiş ve yumuşak kat verileri “var” veya “yok” olarak sınıflandırılmıştır.

Ağır Çıkmalar

Türkiye’de kentsel yerleşimlerdeki binaların önemli özelliklerinden birisi zemine oturan kat alanı ile zemin üstündeki kat alanı arasındaki farkdır. Üst katlarda daha geniş alan yaratılması, üst kat döşemelerinin ankastre olarak dış cephedeki çerçeve akslarının dışına taşması, yani çıkma yapması ile mümkündür. Tipik çıkmalı bir bina Şekil 2’de görülmektedir. Ağır çıkmalar binada kütle ve rijitlik düzensizliğine neden olur. Bunun ötesinde, dış çerçeve akslarında belirgin kiriş süreksizliği meydana gelir. Cephe kirişleri çerçeve aksının dışına çıkarak çıkmaları izler, böylece kolonlara dış merkezli olarak saplanırlar ve gerekli rijitlik aktarımını sağlayamazlar (Şekil 2.b). Geçmiş depremlerde ağır çıkmalı binalar çıkmasız binalara oranla daha fazla hasar görmüşlerdir. Ağır çıkmaların varlığı sokak gözlemlerinde kolaylıkla belirlenebilmektedir.

Şekil 2. Ağır çıkmalı bina örneği. a) Sokaktan görünüş, b) tipik kat planı.

Görünen Yapı Kalitesi

Binanın görünen kalitesi bir ölçüde malzeme ve işçilik kalitesini ve bakımına verilen önemi yansıtır. İyi eğitilmiş bir gözlemci incelediği binanın görünen kalitesini kabaca iyi, orta ve kötü olarak sınıflayabilir. Türkiye’deki geçmiş depremlerde görünen yapı kalitesi ile deprem hasarları arasında yakın bir ilişki olduğu gözlenenmiştir. Kalitesi kötü olarak sınıflanan bir binanın malzeme işçilik kalitesinin de kötü olması beklenir.

DÜZCE VERİ TABANI

Düzce’de 12 Kasım 1999’da meydana gelen depremin ardından şehir merkezinde seçilen ve 3-6 katlı 454 adet binadan oluşan bir örnek bölge ayrıntılı olarak incelenmiştir. Deprem yer hareketini kaydeden kuvvetli yer hareketi cihazının bulunduğu Meteoroloji İstasyonu da incelenen bölgede bulunmaktadır ve incelenen binalar ile istasyon arasındaki en fazla uzaklık 2 km’dir. Bu bölge oldukça düzdür ve zemin türü bölge içerisinde değişken değildir.

Bina hasarları dört dereceye ayrılmıştır. Bunlar hasarsız, hafif, orta ve ağır, veya göçüktür.

Hafif hasarlı bir bina depremden sonra sınırlı bir onarımla kullanılabilir, ancak orta hasarlı bir binanın kullanılması için kapsamlı yapısal onrıma gereksinimi vardır. Diğer yandan hasar derecesi ağır ise bu bina yapısal bakımdan göçmüş kabul edilir. İncelenen binaların hasar dağılımları kat sayısı ile ilişkili olarak Tablo 1’de gösterilmektedir.

Tablo 1. Düzce’de incelenen binaların hasar dağılımı

Gözlenen Hasar Derecesi Kat Sayısı

Hasarsız Hafif Orta Ağır/Göçük Toplam 3 18 62 29 15 124 4 17 43 60 27 147 5 ve 6 18 30 60 75 183

Toplam 53 135 149 117 454

İncelenen 454 binadaki hasarın sokaktan inceleme parametreleri ile değişimi her kat için ayrı ayrı elde edilmiştir. Düzce veri tabanı hasarı etkileyen her gözlenebilir parametreyi içermemekteir.

Buna örnek olarak çarpışma etkisi verilebilir. Dolayısıyla bu parametreler izleyen istatistikel değerlendirmeye doğrudan katılmamıştır. Ancak daha sonra çarpışma etkisi yaklaşık bir değerlendirme ile göz önüne alınacaktır.

(a)

(b)

Toplam Kat Sayısı

Düzce veri tabanında hasarın kat sayısı ile dağılımı Şekil 3’de gösterilmektedir. Bu şekildeki eğilimler de hasarın kat sayısı ile korelasyonunun çok yüksek olduğunu göstermektedir. Bu durumda toplam kat sayısı parametresini gözlenen diğer parametrelerden ayrıştırarak incelemek daha doğru olacaktır. Diğer parametrelere ait olan veriler her serbest kat sayısı için ayrı düzenlenip incelenerek kat sayısından bağımsız duruma getirilmiştir.

Şekil 3. İncelenen 454 binada deprem hasarının kat sayısı ile değişimi

Yumuşak Kat

İncelenen 454 binanın 230 adedi yumuşak katlıdır. Bu binalar önce gözlenen hasar derecelerine göre her kat sayısı için ( hasarsız ve hafif hasarlı) ile (orta ve ağır hasarlı) olarak iki gruba ayrılmış, daha sonra bu gruplardaki adetler ayni hasar grubundaki toplam bina adedleri ile normalize edilmiştir. Gruplamanın gerekçesi yüksek riskli binaları düşük riskli binalardan ayırmaktır. Elde edilen sonuçlar Şekil 4’de sunulmaktadır. Görüldüğü gibi her kat adedi için yumuşak katlı binaların yüksek riskli binalar arasındaki oranı düşük riskli binalar arsındaki oranından daha fazladır. Bu gözlem önemlidir, zira eğer yumuşak katlı bir binanın hasar riski yüksek ise, bu hasar büyük olasılıkla ağır olacaktır.

Şekil 4. Yumuşak katların hasar dağılımı üzerindeki etkisi

Görünen Yapı Kalitesi

İncelenen 454 binanın kalite sınıflaması sonucunda 59 adedinin iyi, 372 adedinin orta ve 23 adedinin kötü kalitede olduğuna karar verilmiştir. Sokak taraması yapan gözlemciler kararlarından

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

3 Kat 4 Kat 5 ve 6 Kat

Yumuşak Katlı Binaların Oranı

Hasarsız, hafif Orta, ağır

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

3 Kat 4 Kat 5 ve 6 Kat

Binaların Oranı

Hasarsız Hafif Orta Ağır

kesin emin olamadıkları durumlarda orta kaliteyi seçmektedirler. Bu nedenle orta kalitedeki bina adetleri diğerlerinden çok fazla olmaktadır. Bu binalar her kat sayısı için hasar derecelerine göre gruplanmış, her hasar derecesindeki bina adedi bu hasar derecesindeki toplam bina adedi ile normalize edilmiştir. Sonuçlar Şekil 5’de sunulmaktadır. 3-5 katlı binalar için sunulan sonuçlar, ağır hasarlı binaların diğer hasar derecelerine göre daha düşük kalitede olduğunu göstermektedir.

Ayrıca kat sayısı arttıkça görünen kalitenin hasar üzerindeki etkisinin arttığı anlaşılmaktadır.

Şekil 5. Hasarın görünen yapı kalitesi ile korelasyonu

Ağır Çıkmalar

Toplam 454 binanın 95 adedinde ağır çıkma olduğu belirlenmiştir. Bu binalara ait veriler yumuşak katlı binalarla ayni formda düzenlenerek Şekil 6’da sunulmuştur. Hasarsız binaların tümünün ağır çıkmasız olduğunu burada belirtmekte yarar vardır. Yüksek hasar derecesindeki binaların yüzde 30’unda ağır çıkmalar varken bu oran düşük hasar derecesindeki binalarda yüzde 12’nin altına düşmektedir. Sonuçlar ağır çıkmaların 4, 5 ve 6 katlı binalarda hasarı daha belirgin etkilediğini göstermektedir.

Şekil 6. Ağır çıkmaların hasar dağılımına etkisi

0 0.1 0.2 0.3 0.4

3 Kat 4 Kat 5 ve 6 Kat

Hasarsız, Hafif Orta, Ağır

Ağır Çıkması Olan Binaların Oranı

3 Katlı Binalar

0 0.2 0.4 0.6 0.8

Hasarsız Hafif Orta Ağır

Binaların Oranı

İyi (14) Orta (106) Kötü (4)

4 Katlı Binalar

0 0.2 0.4 0.6

Hasarsız Hafif Orta Ağır

Binaların Oranı

İyi (23) Orta (115) Kötü (9)

5 Katlı Binalar

0 0.2 0.4 0.6 0.8

Hasarsız Hafif Orta Ağır

Binaların Oranı

İyi (22) Orta (136) Kötü (10)

İSTATİSTİKSEL ANALİZ

İstatistiksel analizin amacı, sokaktan inceleme ile elde edilen yapı parametrelerini kullanarak her bina için bir performans skoru hesaplamak ve böylece yapı stoku içindeki binaların risk sıralamasını yapmaktır. Performans skoru, ayni şekilde hesaplanan performans sınır skoru ile karşılaştırarak yapının güvenli veya güvensiz olduğuna karar verilebilmektedir. Performans skorunun değeri çoklu doğrusal regresyon analizi ile türetilen ortalama değer fonksiyonundan elde edilmektedir. Bu fonksiyonun elde edilmesinde yukarıda sunulan Düzce veri tabanı kullanılmıştır.

Çoklu Doğrusal Regresyon Analizi

Ayni kat sayısına sahip olan bina grupları için yumuşak kat (SS), görünen yapı kalitesi (AQ), ve ağır çıkma (HO) parametrelerine bağlı bir performans skoru hesaplamak için Düzce hasar veri tabanı çoklu doğrusal regresyon fonksiyonu ile ifade edilmiştir. Doğrusal regresyon fonksiyonunun türetilmesinde, Düzce veri tabanında bulunan her bina için 1999 Düzce depremindeki hasar durumuna bağlı olarak bir “Gözlenen Performans Skoru (OPS)” atanmıştır. Atanan değerler Tablo 2’de sunulmaktadır. Bu değerler uzman görüşü doğrultusunda seçilmiştir ve özneldir. Amacı normalize edilmiş bir ölçek üzerinde hasara bağlı performans sıralaması yapmaktır.

Tablo 2. Gözlenen Performans Skoru Atanması

Gözlenen Hasar Gözlenen Performans Skoru (OPS)

Hasarsız 100 Hafif 80

Orta 50 Ağır/Göçük 0

Çoklu doğrusal regresyon analizi sonucu elde edilen ortalama değer fonksiyonu Denklem (1)’de verilmektedir.

(

PSSS ss,AQ aq,HO ho

)

EPS

β

^ˆ

β

^ˆ_SS

( )

ss

β

^ˆ_AQ

( )

aq

β

^ˆ_HO

( )

ho

E = = = = = ₀ + + + ⁽¹⁾

Bu denklemde E

(

PSK

)

sokaktan incelenen olumsuzluk parametreleri (ss, aq ve ho) belirlenmiş olan bir binanın hesaplanan performans skoru (EPS);

β

ˆ₀,

β

^ˆ_SS,

β

^ˆ_AQ ve

β

^ˆ_HO ise ağırlıklı en küçük kareler hata fonksiyonunu (Δ²) minimize eden katsayılardır.

( )

∑

1

2 - 2

n

i

i

i EPS

OPS

=

=

Δ ₍₂₎

Denklem (2)’de OPS_i ve EPS_i , i sıra numaralı binanın gözlenen ve hesaplanan performans skorlarını, n ise gruptaki toplam bina sayısını göstermektedir. Çoklu doğrusal regresyon analizinden elde edilen EPS’in gözlenen olumsuzluk parametreleri SS, AQ ve HO üzerindeki fiziksel etkisi, OPS’nin varyansını azaltması ile ölçülür

2

2

2 1

OPS EPS

S

R = − S _{( 3)}

Denklem (3)’de S_EPS² , OPS’in ortalama değer fonksiyonu ^E

(

^PS_K

)

etrafındaki koşullu varyansıdır ve Denklem (4) ile hesaplanır.

( )

[ ]

∑

1 2 2

2 , ,

2 -E , ,

1 1 1

n

i

i i si i

ss

EPS PS OPS PSss si

m n m

S n S

=

Δ =

=

= _K K (4)

Yukarıdaki denklemde n gruptaki toplam bina sayısını, m ise regresyon analizinde (Denklem (1)) kullanılan parametre sayısını tanımlamaktadır. SOPS2 ise OPS ’nin varyansıdır.

( )

∑

1

- 2

1 1

2

n

i

OPS OPSi OPS

S n

=

= (5)

Burada OPS, gözlenen performans skoru OPS‘nin bir bina grubu için ortalama değeridir.

Denklem (1-5)’ deki işlemleri gerçekleştirmek için bir dizi MATLAB programı hazırlanmıştır. Bu yönteme göre hesaplanan regresyon katsayıları ve Denklem (3) ile tanımlanmış olan ilişkili R değerleri Tablo 3’de sunulmaktadır.

Tablo 3. Hesaplanan Regresyon Katsayı Seti

Toplam Kat Sayısı

β

ˆ₀

β

^ˆ_SS

β

^ˆ_AQ

β

^ˆ_HO R

3 80.0 22.8 8.7 23.0 0.640

4 73.3 22.0 15.1 30.2 0.669

5 ve 6 64.0 24.2 22.8 32.5 0.712

Bir binanın performans skoru EPS, Denklem (1) ile hesaplanır. Denklem (1)’deki başlangıç skoru ˆ0

β

ile olumsuzluk katsayıları

β

^ˆ_SS,

β

^ˆ_AQ ve

β

^ˆ_HO Tablo 3’de değişik toplam kat sayılarına sahip binalar için verilmiştir. Yöntemden anlaşılacağı gibi

β

ˆ₀ hiçbir olumsuzluğu gözlenmeyen bir binanın başlangıç performan skorudur. Denklem (1) ‘deki diğer olumsuzluk terimleri SS=ss, AQ=aq ve HO=ho, her gözlenen olumsuzluk türüne bağlı olarak başlangıç performans skorunu azaltır. Burada ss değerinin -1 (yumuşak kat var) veya 0 (yumuşak kat yok), aq değerinin -1 (kötü kalite), 0 (ortalama kalite) veya +1 (iyi kalite), ho değerinin ise -1 (ağır çıkmalar var) veya 0 (ağır çıkmalar yok) olabileceği tekrar hatırlanmalıdır.

Sunulan değerlendirme yöntemi FEMA-154’de verilen yöntemle bazı benzerliklere sahiptir.

Ancak burada verilen değerlendirme yöntemi, deprem yönetmeliklerine uygun olmayan orta yükseklikteki betonarme binalar için daha kapsamlı bir deprem riski tanımı getirmektedir. FEMA- 154’de toplam kat sayısı dikkate alınmamaktadır, fakat bu durum Türkiye’deki gözlemlerle uyumlu değildir. İlave olarak burada sunulan yöntemde kullanılan parametreler saha gözlemlerine dayanarak hesaplanmıştır, dolayısıyla gerçek durumu daha fazla yansıttığına inanılmaktadır.

Binaların Düşük ve Yüksek Risk Sınıfına Ayrılması

Bir yapı stokunda bulunan binalar geçirdikleri depremden sonra gözlenen hasar durumlarına göre

“Düşük Riskli” ve “Yüksek Riskli” olarak sınıflanabilir. Hasarsız ve az hasarlı binalar düşük riskli, orta ve ağır hasarlı binalar ise yüksek riskli bina sınıflarını oluşturur. Denklem (1) ile hesaplanan performans skoru (EPS), bir binanın hangi risk sınıfına gireceğini bulmak için kullanılabilir. Bunun için “Düşük Riskli” ve “Yüksek Riskli” bina sınıflarını ayıracak bir EPS sınır değerine ihtiyaç vardır. Böyle bir sınır değeri risk sınıflamasında en az hataya neden olacak şekilde bulunmalıdır.

Aşağıda en en az hataya neden olan sınır değerinin hesabı sunulmuştur. Ancak sokaktan tarama yönteminin esas amacının binaları risklerine göre sıralamak ve yüksek riskli binaları daha kapsamlı bir inceleme için ayırmak olduğu düşünülürse, sınır değerinin seçimi karar vericilere de bırakılabilir. Zira daha kapsamlı inceleme yapılabilecek binaların sayısı ayni zamanda bu incelemenin gerektirdiği insan gücü ve bütçe ile de orantılı olmalıdır.

Düzce veri tabanında bulunan 454 binanın tümünün performans skoru Tablo 3’deki katsayıların Denklem (1)’e uygulanması ile hesaplanmıştır. Belirlenen bir sınır değer SD için, eğer bir binanın hesaplanan performans skoru EPS değeri SD’den düşükse ve o bina gözlenen hasar durumuna göre “yüksek riskli” bina sınıfındaysa, bu durumda doğru sınıflanmış demektir. Benzer şekilde, eğer bir binanın hesaplanan performans skoru EPS sınır değer SD’den yüksek ise ve bu bina gözlenen hasar durumuna göre “Düşük Riskli” ise, bu durumda da bina doğru sınıflanmış olmaktadır. Doğru sınıflanmış binaların oranını belirlemek için bir “Doğruluk Oranı”

tanımlanabilir. Doğruluk oranı, Düzce veri tabanında doğru sınıflanmış olan binaların tüm binalara oranıdır.

Veri tabanındaki 454 binanın doğruluk oranının hesaplanan performans skoru EPS ile değişimi Şekil 7’de güvenli (düşük riskli) ve güvensiz (yüksek riskli) binalar için verilmektedir.

Eğer iki eğrinin kesişim noktası olan EPS=60 değeri sınır değer SD olarak kabul edilirse, bu durumda EPS<60 olan binaların %75’i güvensiz olarak ve EPS>60 olan binaların da %75’i güvenli olarak doğru sınıflanmış olmaktadır. Eğer SD=50 seçilirse, bu durumda EPS<50 olan binaların

%53’ü doğru olarak güvensiz ve EPS>50 olan binaların %83’ü doğru olarak güvenli bina sınıfına ayrılmış olur. SD=75 olduğunda doğru sınıflanmış güvensiz ve güvenli binaların doğruluk oranları sırasıyla %93 ve %32 olmaktadır. Bu durumda SD’nin 60’dan düşük seçilmesi güvenli binaları (EPS>SD) daha doğru sınıflamak için, 60’dan yüksek seçilmesi ise güvensiz binaları (EPS<SD) daha doğru sınıflamak için uygun olmaktadır. EPS’in Denklem (1)’den hesaplanan normalize edilmiş kümülatif dağılım fonksiyonu ile gözlenen performans skoru OPS’in Tablo 2’den alınan kümülatif dağılım fonksiyonunun Şekil 8’de karşılaştırılması, gözlem ile hesabın uyumunu göstermektedir.

EPS’in bir binanın ortalama risk endikatörü olduğunu ve ayn zamanda istatistiksel tabanlı olduğunu belirtmekte yarar vardır. Binanın depremden sonra kalan dayanımı veya hasar derecesi gibi fiziksel bir anlamı yoktur, ancak bu fiziksel değerler ile korelasyonu olduğu muhakkaktır.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hesaplanan Performans Skoru

Yüksek Riskli Düşük Riskli

Doğruluk oranı

Şekil 7. Düşük ve yüksek riskli binalar için doğruluk oranının hesaplanan performans skoru ile değişimi

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Performans Skoru

Gözlenen Performans Skoru Hesaplanan Performans Skoru

Kümülatif Dağılım Fonksiyonu

Şekil 8. Düzce veri tabanındaki binaların hesaplanan ve gözlenen performans skorlarının kümülatif dağılımı

DEPREM YER HAREKETİ ŞİDDETİNİN ÖLÇEKLENMESİ

Düzce’de 1999 depreminden sonra ayrıntılı olarak incelenen 454 bina Düzce kuvvetli yer hareketi istasyonu ile ayni mahallede yer almaktadır. Düzce depreminde bu istasyon, iki yatay bileşen doğrultusunda sırasıyla 341 ve 525 cm/s2 maksimum yer ivmesi (PGA) ile 60 ve 83 cm/s maksimum yer hızı (PGV) kaydetmiştir. Düzce’de topoğrafya oldukça düzdür ve zemin sınıfı bölge içinde hemen hiç değişmemektedir. Bu durumda istasyonda kaydedilen yer hareketi şiddetinin incelenen tüm binalar için geçerli olduğunu kabul etmek tutarlı olacaktır. Ancak farklı yer hareketi şiddetleri için Tablo 3’de sunulan değerlerin düzeltilmesi gereklidir.

Geçmiş depremler bir bölgedeki yapısal hasarın PGV ile korelasyonunun yüksek olduğunu göstermiştir. Örneğin Kaliforniya’da meydana gelen 8 depremden elde edilen veriler, hafiften ağıra doğru dağılan hasar seviyelerinin PGV ile çok yakından ilişkili olduğunu kanıtlamıştır. Amerika Birleşik Devletlerinde kuvvetli yer hareketi kayıt cihazı donanımı yeterli olan bölgelerde, deprem sonrası hızlı hasar tahminlerinde o bölgede kaydedilen PGV değerleri kullanılmaktadır. Ülkemizde yapılan çalışmalarda da PGV ile deprem büyüklüğü ve elastik ötesi deplasman talepleri arasında yakın ilişki bulunmuştur. Bu bulgular ışığında, deprem yer hareketinin ölçeklenmesinde PGV kullanılmasına karar verilmiştir.

Kuvvetli Yer Hareketi Veri Tabanı

Toplam 75 adet kuvvetli yer hareketi kaydından 4 adet farklı PGV grubu oluşturulmuştur. İlk 3 grupta 20’şer yer hareketi vardır ve PGV değerleri sırasıyla 20-40 cm/s, 40-60 cm/s ve 60-80 cm/s aralığındadır. Bu gruplar sırayla I, II ve III olarak tanımlanmıştır. Dördüncü grupta (IV) PGV değeri 80 cm/s üzerinde olan 15 yer hareketi vardır. Kullanılan 75 adet yer hareketi, yüzey dalgası büyüklüğü (Ms) 5.2 ile 7.6 arasında değişen depremlerden alınmıştır. Bu yer hareketleri, faydan uzaklığı 30 km’den az olan ve sıkı zeminler üzerinde kurulu istasyonlarda kaydedilmiştir.

Bina Performansının PGV ile Değişimi

Deprem yer hareketi etkisine maruz kalan bir binanın deprem performansı gözlenen yapısal hasarı ile belirlenir. Bir yapıda deprem sırasında meydana gelen maksimum plastik deformasyon, hasara en fazla katkı yapan yapısal değişkendir. Maksimum plastik deformasyon (Δp) yapı elastik davranış sınırları içinde iken sıfırdır, yapı elastik ötesi davranışa geçtikçe daha büyük değerler alır.

Dolayısıyla hasarı belirleyen uygun bir davranış parametresi olarak kabul edilebilir.

Yukarıda tanımlanan yer hareketleri altında tek dereceli sistemlerin elastik ötesi dinamik davranışları zaman alanında hesaplanmıştır. Elastik ötesi davranış elasto-plastik histeresiz modeli ile tanımlanmıştır. Her titreşim peryodu için, tek dereceli sistemin maksimum plastik deformasyonu Δp , farklı dayanım azaltma faktörleri için hesaplanmıştır. Dayanım azaltma faktörü R, elastik dayanım talebinin akma dayanımına oranıdır. Bu şekilde hesaplanan plastik deformasyonlar, sabit dayanım için plastik deplasman spektrumlarını oluşturur. Spektrumların altı farklı R değeri için üretilmiştir (1.5, 2, 3, 4, 5, 6).

Şekil 9’da ortalama Δp değerlerinin titreşim peryodu ve R ile değişimleri, yer hareketi grupları I ve IV için sunulmuştur. Grup I ve IV için üretilen spektral eğrilerin karşılaştırması ile plastik deformasyonların PGV’ye hassasiyetinin ne kadar yüksek olduğu görülmektedir. Şekil 9’daki eğriler ayni zamanda plastik deformasyonların R ile değişim eğilimlerini de ifade etmektedir. Daha yüksek PGV değerleri için elde edilen plastik deformasyonlar R faktörüne daha fazla duyarlıdır.

Şekil 9. Grup I ve IV için ortalama plastik deformasyonların R ile değişimleri

Şekil 10, Grup II’deki yer hareketleri için ortalama plastik deformasyonların 0.1 ve 1 saniye arasındaki değişimlerini yakın planda sunmaktadır. Ortalama plastik deformasyon değerleri her R değeri için titreşim peryodu ile neredeyse doğrusal olarak artmaktadır. Değişime uyarlanan birinci derece doğrular da Şekil 10’da gösterilmiştir. Diğer yer hareketi setleri için de benzer biçimde 0.1 ve 1 saniye peryodları arasında doğrusal uyarlamalar yapılmış ve dinamik analizden elde edilen değerler ile çok yüksek korelasyon elde edilmiştir. Seçilen peryod aralığı 0.1-1 saniye, incelenen tüm mevcut binaların doğal titreşim peryodlarını içermektedir.

Şekil 10. Grup II yer hareketleri altında ortalama plastik deformasyonların farklı R değerleri için spektral değişimleri ve spektral eğrilere birinci derece doğruların uyarlanması

PGV ile plastik deformasyonlar arasında yüksek korelasyon bulunması ve ayni zamanda plastik deformasyon spektrumlarının doğrusal değişim göstermesi birlikte değerlendirilerek, yer hareketi grupları arasında plastik deformasyona bağlı spektral hasar oranları hesaplanmıştır. Grup I yer hareketleri altındaki plastik deformasyonlar baz alınarak diğer yer hareketi grupları için hesaplanan hasar oranları (PM) Şekil 11’de Grup III ve IV için 0.1-1 saniye peryod aralığında gösterilmektedir.

Bu grafiklerde hasar oranı PM dayanım (R) ile zayıf, peryod ile ise daha kuvvetli bağımlılık göstermektedir. Bu bağımlılık PGV ile artmaktadır.

Düzce veri tabanında bulunan 3, 4, 5 ve 6 serbest katlı binalar için hasar oranları, Şekil 11 ve benzer grafik bilgileri kullanarak hesaplanmıştır. Binaların doğal titreşim peryodlarının kestirilmesinde FEMA-356’da önerilen etkin peryod tanımı kullanılmıştır. R faktörü bu hesaplarda süneklik düzeyi düşük orta yükseklikteki betonarme binaları temsil etmesi amacıyla 3 olarak seçilmiştir. Bu seçimde hasar oranı PM’in 0.4 -1 saniye aralığındaki peryodlarda R ile değişiminin çok yavaş olduğu da dikkate alınmıştır. 3-6 katlı betonarme binaların etkin doğal titreşim peryodları bu aralığa düşmektedir. Hesaplanan hasar oranları Tablo 4’de sunulmuştur.

20 cm/s < PGV < 40 cm/s

0 10 20 30 40 50 60 70

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Period [s]

E[Δp]

R = 1.5 R = 2.0 R = 3.0 R = 4.0 R = 5.0 R = 6.0

PGV > 80 cm/s

0 10 20 30 40 50 60 70

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Period [s]

E[Δp]

R = 1.5 R = 2.0 R = 3.0 R = 4.0 R = 5.0 R = 6.0

40 cm/s < PGV < 60 cm/s

0 3 6 9 12 15

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Period [s]

E[Δp]

R = 1.5 R = 2.0 R = 3.0 R = 4.0 R = 5.0 R = 6.0

(cm)

Şekil 11. Grup III ve IV’de yer alan yer hareketlerinin farklı R değerleri için hesaplanan ortalama hasar oranları

Tablo 4. Orta Yükseklikteki Betonarme Binalar İçin Hesaplanan Hasar Oranları

Bina Özellikleri Hasar Oranları (PM)

Serbest Kat Sayısı

Peryod

(s) R 20<PGV<40 40<PGV<60 60<PGV<80 PGV>80

3 0.45 3.0 1 1.37 2.01 3.51

4 0.60 3.0 1 1.36 1.89 3.18

5 ve 6 0.75 3.0 1 1.35 1.79 2.96

Hesaplanan Performans Skorlarının Yer Hareketi Şiddeti ile Ölçeklenmesi

Tablo 3’de verilen βˆ değerleri 1999 Düzce depreminde kaydedilen yer hareketi için hesaplanmıştır ve Düzce kuvvetli yer hareketinin yatay bileşenleri PGV değerlerinin geometrik ortalaması 70.6 cm/s’dir. Bu durumda Tablo 3’de verilen değerler Tablo 4’deki 60<PGV<80 cm/s şiddet aralığına tekabül etmektedir. Uygulamanın basitliği için Tablo 3’de olumsuzlukları ifade eden regresyon katsayılarının (

β

^ˆ_SS,

β

^ˆ_AQ ve

β

^ˆ_HO) ayni tutulmasına ve hasar oranlarının farklı PGV bölgelerindeki 3, 4, 5 ve 6 katlı binaların başlangıç performans skoru

β

ˆ₀’a uygulanmasına karar verilmiştir.

Binanın deprem performansının maksimum plastik deformasyon ile doğrudan ilişkili olduğu kabul edilerek ve maksimum plastik deformasyonların PGV ile yukarıda elde edilen ilişkisi kullanılarak başlangıç performans skorunun PGV ile değişimi elde edilebilir. Bu amaçla önce her serbest kat sayısı için “ortalama olumsuz” bir bina tarif edilmiştir. Ortalama olumsuz bir binanın görünen kalitesi için orta (aq=0), yumuşak kat ve ağır çıkma oluşumu için medyan olumsuzluk değerleri (ss= -1/2 ve ho= -1/2) alınmıştır. Sonra her ortalama olumsuz bina için Tablo 3 ve Denklem (1) kullanılarak performans skorları hesaplanmıştır. Daha sonra bu skorlar Tablo 4’de verilen hasar oranlarını kullanarak ve 60<PGV<80 cm/s şiddet bölgesini baz alarak düzeltilmiştir. En son adımda ise başlangıç performans skorları, düzeltilmiş performans skorlarından tekrar elde edilmiştir. Sonuçlar Tablo 5’de verilmektedir. Kullanımın basitliği için tablodaki tüm değerler tam sayı olarak ifade edilmiştir.

0 2 4 6 8

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Period [s]

DA

R = 2.0 R = 3.0 R = 4.0 R = 5.0 E[(Δp)60 < PGV < 80]/E[(Δp) 20<PGV<40] Mean Plastic Deformation Results

(On regressed curves)

0 2 4 6 8

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Period [s]

DA

R = 2.0 R = 3.0 R = 4.0 R = 5.0 E[(Δp) PGV > 80]/E[(Δp) 20<PGV<40] Mean Plastic Deformation Results

(On regressed curves)

PM PM

Tablo 5. Farklı Şiddet Bölgelerindeki Başlangıç Performans Skorları ve Olumsuzluk Katsayıları Başlangıç Performans Skoru Olumsuzluk Katsayısı

Toplam Kat

Sayısı 60<PGV<80 40<PGV<60 20<PGV<40 Yumuşak

Kat Görünen

Kalite Ağır Çıkmalar

3 80 107 138 23 9 23

4 73 91 115 22 15 30

5 - 6 64 76 92 24 23 33

BİTİŞİK BİNA BLOKLARINDA ÇARPIŞMA VE KISA KOLON ETKİSİNİN TANIMLANMASI

Düzce’de incelenen 454 binanın tümü bağımsız konumdadır. İncelenen binalar başka bir bina ile bitişik değildir. Ancak bitişik bina blokları içerisinde yer alan binaların blok içindeki konumlarının deprem performansını etkilediği geçmiş depremlerde gözlenmiştir. Blok ucunda yer alan binalar bu durumdan en olumsuz etkilenmekte, üstelik bitişik bina ile kat seviyeleri farklıysa bu olumsuzluk daha da artmaktadır. Diğer yandan blok içinde yer alan ve kat seviyeleri bitişik binalar ile aynı olan binalar bu durumdan çoğu zaman olumlu etkilenmekte, ancak eğer kat seviyeleri farklı ise bu olumlu durum kaybolmaktadır. Tüm bu durumlar sokak gözlemleri ile kolaylıkla belirlenebilmektedir. Blok içerisindeki binaların konumlarından kaynaklanan olumsuzlukları tanımlamak için burada kıyaslamaya dayalı bir ölçekleme kullanılmıştır. Seçilen olumsuzluk skorları Tablo 6’da verilmektedir.

Tablo 6. Çarpışma Etkisi İçin Tanımlanan Olumsuzluk Katsayıları Binanın Blok İçerisindeki Konumu Olumsuzluk Skoru

Kenarda, kat seviyeleri aynı -10 Kenarda, kat seviyeleri farklı -15

Ortada, kat seviyeleri aynı 0 Ortada, kat seviyeleri farklı -5

Sokak taraması sırasında dışarıdan gözlenen kısa kolonlar değerlendirmede ayrıca dikkate alınmıştır. Kısa kolonu olan binaların deprem performans skoru 5 puan azaltılmıştır.

BÜTÜNLEŞİK SKOR TABLOSU

Sokak taraması ile belirlenebilecek tüm olumsuzlukları ve yer hareketi şiddet bölgelerini birlikte gösteren bir tablo uygulama açısından kolay bir gösterim sağlamaktadır. Bu amaçla geliştirilmiş olan “bütünleşik skor tablosu” aşağıda sunulaktadır.

Tablo 7. Bütünleşik Skor Tablosu

Olumsuzluk Katsayıları Başlangıç Performans

Skoru

Bağımsız Bina Özellikleri Bitişik Binalar ile Konumu ve Kat Seviyesi

Toplam Kat Sayısı

PGV 60-80

PGV 40-60

PGV 20-40

Yumuşa k Kat

Görünen Kalite

Ağır Çıkmala

r

Aynı Orta

Aynı Kenar

Farklı Orta

Farklı Kenar

1 - 2 90 125 150 20 9 10 0 10 5 15

3 80 107 138 23 9 23 0 10 5 15 4 73 91 115 22 15 30 0 10 5 15

5 - 6 64 76 92 24 23 33 0 10 5 15

FATİH İLÇESİNDE BULUNAN BETONARME BİNALARIN SOKAKTAN TARAMA SONUÇLARI

Bu çalışmada sunulan sokaktan tarama yöntemi Zeytinburnu, Fatih ve Küçükçekmece ilşeleri yapı stoklarına uygulanmıştır. Burada Fatih İlçesinde yapılan uygulamanın sonuçları sunulacaktır.

Zemin Sınıfları ve Yer Hareketi Sarsıntı Şiddeti

Fatih ilçesinin zemin sınıflandırması Şekil 12’de sunulmaktadır. Binalar için bu zemin sınıflarını kullanarak ve 7.5 büyüklüğünde bir deprem ile kırılacak olan Marmara fayından uzaklıklarını göz önüne alınarak hesaplanan maksimum yer hızı (PGV) değerleri ise Şekil 13’de verilmektedir. Şekil 12’de zayıf zeminlerin (E sınıfı) Haliç ve Marmara kıyılarında olduğu görülmektedir. Ancak bu alanlar oldukça dardır ve üzerlerinde yoğun bir yapılaşma yoktur. Fatih’in genelinde orta sertlikteki D sınıfı hakimdir. Yer yer daha sert B ve C sınıfı zeminler de bulunmaktadır.

Deprem yer hareketi şiddetini gösteren Şekil 13’de maksimum yer hızının 60 cm/s değerini aştığı yerlerin Marmara kıyısında sınırlı bir bölgede olduğu görülmektedir. Bu bölgelerde sarsıntı şiddeti yüksek hissedilecektir. Daha düşük şiddette sarsılacak yerler ise (40<PGV<60) Haliç kıyısındaki dar bir bantta ve Marmara kıyısının güney kısımlarında yer almaktadır. Ancak Fatih ilçesinin kıyıdan içeride olan büyük bölümünde yer sarsıntısı şiddeti orta derecededir (PGV<40 cm/s).

Şekil 12. Fatih İlçesinin zemin sınıflandırması

Şekil 13. Fatih İlçesinde proje kapsamındaki binalarda hesaplanan maksimum yer hızı (PGV) değerleri

Fatih İlçesinde Bulunan Betonarme Binaların Özellikleri

Fatih ilçesinde bulunan proje kapsamındaki 16,523 betonarme binanın kat sayılarına göre dağılımı aşağıda Şekil 14’de verilmektedir. İlçede en fazla 5 katlı (6362 adet) ve 6 katlı (5084 adet) betonarme bina bulunmaktadır.

Bina Kat Sayıları

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

1 2 3 4 5 6 7

Kat Sayısı

Bina Adedi

Şekil 14. Fatih İlçesinde bulunan proje kapsamındaki 16523 betonarme binanın kat sayılarına göre dağılımı

Fatih İlçesi Deprem Peformans Skorları

Yukarıda Tablo 7’de verilen değerlerin her bina için ayrı ayrı elde edilmesi sonucunda tüm binaların deprem performans skorları hesaplanmıştır. Bu skorlar Şekil 15’de sunulmaktadır.

Yapılan değerlendirme sonucunda “Yüksek Riskli” ve Düşük Riskli” binaların ayrımasında sınır değer (SD) olarak 50 kullanılmasına karar verilmiştir. Şekil 7’de optimum sınır değerin 60 olduğu görülmektedir. Ancak bu değerin hesaplanmasında bitişik binalar ile çarpışma etkisi dikkate alınmamıştır. Çarpışma etkisi tüm binalarda deprem performans skorunu 10 puan düşürmektedir.

Bu durumda sınır değer olarak 60 yerine 50 almak daha uygun olmaktadır.

Tüm Betonarme Binalar

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 More

Deprem Performans Skoru

Bina Sayısı

Şekil 15. Fatih İlçesinde bulunan betonarme binaların deprem performans skorları

Deprem performans skorlarının sınır değer ile karşılaştırılması sonucunda 50 puanın altında kalan 3,648 adet binanın ikinci kademeye alınmasına karar verilmiştir. İkinci kademede incelenecek betonarme binaların tüm betonarme binalara oranı %22 olmaktadır. Bu değerin örneğin Zeytinburnu’na göre düşük olmasının başlıca nedeni, Fatih’in genelinde yer hareketi şiddetinin daha düşük olmasıdır. İkinci kademede incelenecek “Yüksek Riskli” betonarme binalar Şekil 16’da gösterilmektedir. Bu haritaya dikkat edilirse, yüksek riskli binaların Şekil 13’de verilen yer hareketi şiddeti ile tamamen bağımlı olmadığı görülmektedir. Bu durumda bina özelliklerinin hasar riski üzerindeki etkisinin önemi anlaşılmaktadır.

Şekil 16. Fatih İlçesinde bulunan proje kapsamındaki 16523 betonarme binanın deprem performans skorlarının ve kat sayılarının coğrafi dağılımı

DEĞERLENDİRME VE SONUÇ

Yapılan değerlendirmeye göre “Yüksek Riskli” binalar ikinci kademe değerlendirme için seçilmiştir. “Düşük Riskli” binalar için ise, depremde can güvenliği tehlikesi yaratmayacağı için yeterli deprem güvenliğine sahip olduğuna karar verilmiştir. Burada genellikle sorulan soru, düşük riskli binaların yeterli deprem güvenliğine sahip olup olmadıklarıdır.

Düşük riskli olarak tanımlanan binalarda beklenen hasar dereceleri “hasarsız” veya “az hasar”dır. Yüksek riskli binalarda beklenen hasarlar ise “orta” veya “ağır”dır. Sunulan istatistiksel değerlendirme yöntemine göre, düşük riskli olarak seçilen binaların sınıflanmasındaki doğruluk oranı %75 civarındadır. Bu durumda düşük riskli olarak sınıflanan binaların %25 kadarının hasar derecesi “orta hasar” seviyesinde de olabilir. Zira binaları düşük ve yüksek riskli olarak iki sınıfa ayırmada sınır değer az hasar ile orta hasar arasında tanımlanmıştır. Orta hasar ise binanın yapısal hasar göreceği, fakat çökmenin ve dolayısıyla can kaybının beklenmediği bir hasar türüdür. Düşük riskli olarak sınıflanıp ikinci kademeye alınmayan binaların depremde yıkılarak can kaybına neden olma ihtimali çok düşüktür. Ancak istatistiksel yaklaşım gereği bu ihtimal hiçbir zaman sıfır olamaz. Ayni durum Deprem Yönetmeliğine uygun olarak yapılmış yeni binalar için dahi geçerlidir.

Düşük riskli olarak sınıflanan binaların Deprem Yönetmeliği’ne uygun olduğu da kesinlikle ifade edilemez. Zira Deprem Yönetmeliği tarafından öngörülen riskler Kademeli Değerlendirme Yöntemi’nin bulmayı hedeflediği binaların risklerinden çok farklıdır. Kademeli Değerlendirme Yöntemi depremde yıkılacak veya ağır hasar görecek binaları tesbit etmeyi amaçlamaktadır.

Deprem Yönetmeliğinin risk hedefleri çok daha düşüktür. Deprem Yönetmeliği’ndeki yöntemler bir binanın çöküp çökmeyeceğini belirlemeyi amaçlamaz. Hedeflenen sınırlı hasarın aşılıp aşılmadığını kontrol eder.

Teşekkür

Çalışmanın gerçekleştirilebilmesi için katkılarından dolayı Dr. Ufuk Yazgan’a ve Dr. Ahmet Yakut’a, Fatih projesi verilerinin elde edilmesi ve kullanımı için İstanbul Büyükşehir Belediyesi’ne, Bimtaş AŞ’ye ve Mehmet Turna’ya teşekkürlerimi sunarım.

KAYNAKLAR

Akkar S and Özen O (2005) “Effect of peak ground velocity on deformation demands for SDOF systems,”

Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 34, 1551-1571.

Akkar S and Sucuoğlu H (2003) “PGV sensitive deformation demands and a rapid damage assessment approach” Seismic Assessment and Rehabilitation of Existing Buildings, NATO Science Series, Kluwer Academic Publishers, 77-96.

Akkar S, Sucuoğlu H and Yakut A (2005) “Displacement-based fragility functions for Low- and Mid-Rise ordinary concrete buildings,” Earthquake Spectra, 21: 901-927.

Ang AHS and Tang WH (1975) Probability Concepts in Engineering Planning and Design, Basic Principles, 424 p, Wiley Publishers.

Federal Emergency Management Agency (FEMA), Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook. FEMA 154 (ATC 21), Washington, D.C.: 1988.

Istanbul Metropolitan Municipality Construction Directorate, Geotechnical and Earthquake Investigations Department (2003) Earthquake Master Plan for Istanbul, Istanbul

Japan International Cooperation Agency and Istanbul Metropolitan Municipality (2002) "A disaster prevention/mitigation basic plan in Istanbul including seismic microzonation", Istanbul.

Kircher CA, Nassar AA, Kustu O and Holmes WT (1997) “Development of building damage functions for earthquake loss estimation, Earthquake Spectra, 12: 663-682.

MATLAB (2003) Release 13. The Math Works, Inc. Natick, MA, USA

Sucuoğlu H and Yılmaz T (2001) “Düzce, Turkey: A city hit by two major earthquakes in 1999 within three months,” Seismological Research Letters, 72: 679-689.

Sucuoğlu H, Yazgan U and Yakut A (2007) “A screening procedure for seismic risk Assessment in urban building stocks”, Earthquake Spectra, 23: 441-458.

Wald DJ, Quitariano V, Heaton TH, Kanamori H, Scrivener CW and Worden CB (1999) “Trinet Shake Maps: rapid generation of peak ground motion and intensity maps for earthquakes in Southern California,” Earthquake Spectra, 15: 537-555.