SAĞLAMLIK:

Sağlamlık, bu üç kriter arasında en hayati olanıdır. Sağlamlık en basit anlatımıyla, yapının etkilendiği kuvvetlere (yerçekimi, deprem, rüzgar, hidrostatik basınç, vb.) güvenli bir şekilde karşı koyabilmesidir. Yapıyı ayakta tutan strüktür, yapım yöntemleri ve malzeme ile sınırlıdır. Bu nedenledir ki mimari ve teknoloji birbirinden ayrı düşünülemez.   

Yurdumuz tektonik olarak yerkürenin en hareketli bölgelerinden biri üzerinde yer almaktadır. Bu nedenden dolayı ‘sağlamlık’, depreme dayanıklı yapı bağlamında, neden ve nasıllarıyla anlatılmaya çalışılmıştır.

DEPREM NEDİR? YURDUMUZDA NEDEN SIK DEPREM OLMAKTADIR?

Deprem yerkürenin en az 4,5 milyar yıldır geçirdiği değişim sürecinde taşküre oluşumunu gerçekleştiren doğal olaylardan biridir. Kabuk ve mantonun bir bölümünden oluşan ve yerkürenin en dışında bulunan litosfer, levha adı verilen 7 büyük ve birçok küçük parçadan
oluşmuştur. Levhalar, daha derindeki akıcı ve plastik manto üzerinde, bu manto içerisindeki konveksiyonel akımların etkisiyle yanal yönde hareket etmektedir. Bu hareketler, jeolojik dönemlerde yeryüzünü şekillendirmiştir. Yeryüzü bu günkü şeklini yaklaşık 5 milyon yıl önce almıştır. Dinamik yapıdaki taşküredeki değişim hala devam etmektedir.Levhaların yanal hareketi etkisiyle biriken elastik enerji levha sınırları boyunca aniden boşalarak bu hareketi yeryüzüne yansıtmaktadır.

Ülkemiz, yerkürenin en büyük levhalarından olan Avrasya ve Afrika levhaları arasında kalmakta ve buna bağlı olarak da tektonik yönden yerkürenin en hareketli ve aktif bölgelerinden birisi konumunda bulunmaktadır. Kuzey Anadolu Fay Zonu  (KAFZ)  bu
iki levha arasındaki büyük bir süreksizlik zonudur. Afrika levhasındaki kuzeye doğru yanal
hareketler, Arabistan levhası aracılığıyla Bitlis kenet kuşağı boyunca Anadolu levhacığına aktarılmakta, kuzeydeki kısmen rijit Avrasya levhasının durağanlığı nedeniyle Anadolu,
kuzeyde yaklaşık doğu-batı doğrultulu KAFZ, doğuda ise yaklaşık kuzeydoğu-güneybatı
doğrultulu Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ)  boyunca batıya itilmektedir. Yıllık ortalama 2-2,5 cm olan bu itilme nedeniyle oluşan elastik enerji yıllar içerisinde kabukta birikebilmektedir. Biriken bu enerji kabuğun bu enerjiyi taşıyamayacağı bir süreç sonunda birer zayıflık düzlemi olan fay zonları boyunca aniden boşalarak yer değiştirme hareketlerinin neden olduğu elastik dalga hareketi olarak algıladığımız depremleri oluşturmaktadır.
Doğal bir olay olan depremin özellikleri yeri ve büyüklüğü bilimsel araştırmalarla belirlenebilmektedir. Ancak, gün, saat, dakika, olarak hangi zaman diliminde gerçekleşeceği
tespit edilememektedir.

Yer kabuğundaki hareketlerin yüzeye yansıması sonucu oluşan deprem önlem alınmadığında büyük can ve mal kaybına neden olmaktadır. Bu kayıpların en aza indirilmesi için yapı ve yerleşim alanlarının jeolojik özelliklerini tanımak ve tanımlamak, bu özelliklere uygun kaliteli yapı üretmek gerekmektedir. (1)

DEPREMDE YAPISAL HASARA ETKİ EDEN ETKENLER NELERDİR?

Depremin özellikleri yapısal hasarı nasıl etkiler?

Depremler yerkabuğu içerisindeki kırılmalar nedeniyle ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılmasıyla oluşur. Depremin enerjisinin çıktığı, diğer bir deyişle sismik dalgaların kaynağı olan nokta, depremin ‘iç merkezi’ olarak adlandırılır. Burada nokta olarak kastedilen gerçekte büyükçe bir alan olmasına karşılık, pratik uygulamalarda kolaylık sağladığı için nokta olarak kabul ediliyor. Odak noktası, fay üzerindeki ilk hareket noktasıdır. Fayda oluşan kırılma, bu noktadan başlayıp hızla fay düzlemine yayılır. Yer üzerinde odak noktasına en yakın nokta depremin merkez üssü ya da depremin ’dış merkezi’ olarak adlandırılır. Burası depremin en çok hasar verdiği ve hissedildiği bölgedir.

Depremin bir diğer özelliği de derinliğidir: depremde enerjinin açığa çıktığı noktanın yer yüzeyine olan en kısa uzaklığı, başka bir değişle odak noktası ile merkez üssü arasındaki en kısa uzaklık depremin ‘odak derinliği’ olarak adlandırılır. Depremler bu odak derinliklerine göre ‘sığ’,’orta’ ve ‘derin’ depremler olmak üzer üç grupta toplanırlar. Depremlerin büyük bir kısmı yeryüzüne yakın yerde, az bir kısmı çok derinde olur. Derin depremler çok geniş bir alanda hissedilmelerine rağmen yaptıkları hasar daha az olur. Sığ depremler ise dar bir alanda hissedilirler fakat bu alan içinde çok büyük hasarlara neden olabilirler.

Depremin hasarı etkileyen bir diğer özelliği ise depremin büyüklüğüdür. Depremin gücü, depremle birlikte ortaya çıkan enerji miktarının ölçülmesiyle belirlenir. Dünya üzerinde yaygın bir sismograf ağı vardır ve bu ağ üzerinden sürekli ölçüm yapılmaktadır. Bu ölçümlerde kullanılan ölçeğin adı ‘Richter Ölçeği’ dir. Richter Ölçeğine göre büyüklüğü 2,5’dan az olan depremler hissedilmez.2,5 ile 5,4 arasında olanlar fark edilir ama çok küçük hasar verirler. 5,5 ile 6,0 arasında olanlar binalarda ve yapılarda hafif hasar verirler. 6,1 ile 6,9 arasında olanlar nüfusun yoğun olduğu bölgelerde büyük hasar verirler.7,0 ile7,9 çok şiddetli depremdir, çok ciddi hasar verir. 8,0 ve daha büyük şiddette olanlar ise çok şiddetli depremlerdir, bir yerleşim yeri tamamen yok olabilir. Depremin süresi ve frekans içeriği de yapısal hasarı etkiler. (2)

Yerel zemin özellikleri yapısal hasarı nasıl etkiler?

Zemin tabakalarının tür, kalınlık, yeraltı su seviyesi gibi özelliklerinin kısa mesafeler içinde çok değişebilmesi, farklı bölgelerde yapılmış aynı tip yapılarda farklı hasar oluşmasına yol açar. Dolayısıyla yapısal hasarın azaltılması için deprem sırasında farklı davranış gösterecek bölgelerin belirlenmesi gerekir. Zemin, içinden geçen deprem dalgalarının özelliklerini etkilediği kadar, deprem dalgaları da zemin tabakalarının dayanım ve şekil değiştirme özelliklerini etkiler. Böyle durumlarda, bu tabakalar üzerinde bulunan yapılar sadece üzerinde bulundukları zeminin özelliklerinin değişmesinden dolayı bile büyük hasar görebilirler.

Yapı özellikleri yapısal hasarı nasıl etkiler?  

Bir yapının tasarlanması ve üretimi disiplinler arası bir süreçtir. Bu sürecin aşamalarına gösterilen özen yapının kalitesini belirler. Depreme dayanıklı bir yapının üretim aşamaları aşağıda kısaca açıklanmaya çalışılmıştır.

DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI VE ÜRETİMİ NASIL OLMALIDIR?

Deprem bölgelerinde yapılacak, onarılacak, güçlendirilecek ya da büyütülecek resmi ve özel tüm binaların bağlı olacağı teknik koşullar ve tasarım ilkeleri Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından ‘Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’ adı altında tanımlan-
mıştır. Deprem bölgelerindeki yapılar bu yönetmelikteki ilkelere, Türk Standartlarına ve Bayındırlık ve İskan Bakanlığı  ‘Genel Teknik Şartnamesi’ kurallarına uygun olarak tasarlanmak ve üretilmek zorundadır.

Depreme dayanıklı yapı tasarımının ana ilkeleri:

  1. Sık oluşan hafif şiddetteki depremlerde binalardaki yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi,

 

  1. Orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluşabilecek hasarın onarılabilir düzeyde kalması,
  1. Şiddetli depremlerde ise can kaybını önlemek amacı ile binaların kısmen ya da tamamen göçmesinin önlenmesidir. (3)

 

   Bir yapı üretilirken aşağıdaki aşamalardan geçilir:  

     1)  Yer seçimi ve mimari projelendirme
2)  Zemin etüdü
3)  Sistem seçimi
4)  Statik projelendirme
5)  Statik projenin detaylandırılması
6)  Malzeme seçimi ve kullanılan malzemenin kalite kontrol süreci
7)  Tasarım ile uyumlu bir yapı üretim teknolojisiyle yapının inşası.

1) Yer seçimi ve mimari projelendirme:

Yapılaşma için yasak bölgeler kanunla belirlenmiştir. Ayrıca yapımının üzerinden                    30 yıl geçmemiş yapay dolgu zeminler üzerinde özel olarak zemin iyileştirmesi yapılmadıkça, ya da gerekli temel tipi uygulanmadıkça bina yapılamaz.

Depremde oluşabilecek yapısal hasarları önlemede etkili olacak mimari öneriler:

        Zayıf- kolon güçlü - kiriş yerine güçlü- kolon zayıf kiriş tercih edilmelidir: Geçmiş depremlerde yıkılan binaların yıkılma nedenlerinin başında kolonların gereği kadar güçlü
olmaması gelmektedir. Kolonların alt ve üst başlarında plastik mafsallar oluşmuş ve yatay yük taşıma kapasitesini yitiren kolonların yana yatması ile kirişler ve döşeme plakları kat kat üstüne yıkılmıştır. Kolonların bu şekilde yıkılıp kopmalarını önlemek ve dolayısıyla binanın yıkılmadan ayakta kalabilmesi için, beklenenin çok üzerindeki deprem yükleri altında plastik mafsallaşmanın kolonların alt ve üst başlarında değil, kiriş mesnetlerinde oluşması sağlanmalıdır. Kirişlerdeki mafsallaşma kirişlerin esnek davranış gösteren yapısal elemanlar olması nedeniyle göçmeye dönüşmeyeceğinden bina göçmeyecektir.  

Burulmaya olanak verilmemelidir: Geçmiş depremlerde görülmüştür ki her türlü parametre ve özellik bakımından birbirinin aynı olan iki ayrı binadan, basit ve simetrik yapılı olanının depreme karşı davranışı çok daha başarılı ve güvencelidir. Simetrik olmayan rijitlik dağılımı binanın deprem esnasında burulmasına ve zayıf tarafta bulunan kolonların aşırı zorlanmasına yol açar ve aşırı derecede hasara neden olurlar. Binanın plandaki geometrisinin simetrik olmayıp, örneğin L veya U konfigürasyonda bulunmasından dolayı veya planda simetrik olduğu halde rijitliklerin merkezden uzak topluca bir yönde yığılmaları nedeniyle,
deprem sırasında bina önemli burulma titreşimleri yapabilir. Burulma düzensizliği olan binalarda rijitliğin az olduğu uçlardaki kolonlara gelen zorlanmalar hassasiyetle değerlendirilmeli ve kolonlar itinayla boyutlandırılmalıdır.

       Perdeli sistemler sadece çerçevelerden oluşan sistemlere tercih edilmelidir: Depremlerde binaların göçmesi genellikle kat arası rölatif deplasmanların beklenenden büyük olması sonucu kolonların yıkılmasından ileri gelmektedir. Yatay deprem yükleri kiriş ve kolonlardan ibaret çerçeveler yerine, birbirine dik her iki deprem yönünde de betonarme deprem perdelerine taşıttırılırsa. Perdelerin rijitliği nedeniyle, kat arası rölatif deplasmanlar küçülür ve böylece hasar ihtimali azalır.

       Gereksiz ağır kütlelerden kaçınılmalıdır: Binalarda büyük açıklı kirişlerden ve toplantı salonu boşluklardan dolayı ağır kütleler oluşabilir. Bir terasın üzerine çiçeklik yapmak için kullanılan toprak dolgu bile gereksiz yere ağır bir kütlenin, taşıyıcı sistemi depremde risk altına sokmasına neden olabilir. Binalarda kütle ve rijitlikler, planda ve düşey doğrultuda ne kadar düzenli dağılırsa, yapı deprem yükleri altında o kadar kontrollü ve tahmin edilebilir bir davranış gösterir.

       Ağır cephe askıları  ve paneller: binaların cephelerini giydirmek amacıyla kullanılan ağır paneller, deprem sırasında asıldıkları yerden aşağıya düşerek, beklenmedik can ve mal kayıplarına neden olabilirler. Bu yüzden, bina cephelerinde ağır beton kaplamalarından kaçınılmalı, yapılacaksa da ana taşıyıcı sisteme bağlantı noktaları çok büyük deprem yüklerini taşıyabilecek nitelikte tasarlanmalıdır.

       Tehlike katı (yumuşak kat) olumsuzluğu: Çoğu binanın giriş katında, nadiren de
ara katlardan birinde, satış mağazası, restoran, tesisat, hava boşluğu ve ya benzeri amaçlarla bölme ve/ veya dolgu duvarlar kaldırılmaktadır. Bu duvarların sağlayacağı ilave rijitlikten mahrum olan böyle katlara literatürde  ‘yumuşak kat’ denilmektedir. Yanal ötelenmenin diğer katlara göre daha büyük olduğu bu katlar depremde ağır hasara neden olurlar. Yumuşak kat,  binanın mimari fonksiyonundan dolayı kaçınılamaz olduğu hallerde, özel hesaplamalar ve özel boyutlandırma teknikleriyle tehlikesiz hale getirilebilir.

       Binaların birbirleri ile çarpışması: Birbirlerine bitişik olarak inşa edilen fakat aralarında belli bir yapı derzi bulunan binalar, deprem sırasında eğer aralarında belli bir mesafe yoksa çarpışarak (çekiç kuvveti)  ağır hasara neden olabilirler. Özellikle farklı fazlarda titreşen iki komşu binaların yatay deplasmanları, belli bir anda birbirinin aksi bir doğrultuda gerçekleşirse, o iki binanın çarpışmaması için aralarındaki en ufak boşluğun, her iki binanın maksimum yatay deplasmanının mutlak değerinden büyük olması gerekir. Bırakılması gereken derz genişliklerinin yönetmelikte tanımlanmış olan minumum değerleri şiddetli depremlerde yetersiz kalabilmektedir. (4)

2) Zemin etüdü:

Üzerinde inşaat yapılabilecek zeminler Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’te, zemin özelliklerine göre sınıflandırılmıştır. Zemin etütleri sonucunda elde edilen verilere göre zeminin sınıfı tespit edilir. Yapıya gelebilecek olası deprem yükleri bu zemin sınıfının davranışı göz önünde bulundurularak hesaplanır ve zeminin özelliklerine uygun temel tipi belirlenir.

3) Sistem seçimi:

Bina taşıyıcı sistemleri: Çerçevelerden oluşan sistemler, perdelerden oluşan sistemler, perde ve çerçevelerden oluşan sistemler, tüp sistemler, tüp perde ve çerçevelerden
oluşan sistemler olarak sınıflandırılabilir. Yapı sistemi açısından sünekliği sağlayan başlıca faktör, yapının çeşitli elemanlarının yatay yükleri paylaşabilme özelliğidir. Deprem yükleri altında yapının taşıyıcı sistem elamanları yatay yükleri paylaşabilmeli, artan yükler altında ise kırılma hiyerarşisi sağlanmalıdır. Seçilecek yapı sistemi mümkün olduğunca basit olmalıdır. Deprem sonrası yapılan araştırmalar, taşıyıcı sistemi basit olan yapıların ayakta kalma şanslarının daha karmaşık bir sisteme sahip olanlara göre çok daha yüksek olduğunu göstermiştir.

4) Statik projelendirme:

     Yapı tasarımı kapsamına giren hesap yöntemleri oldukça kapsamlı bir şekilde  açıklanmıştır ve uzun zamandan beri başarıyla uygulanmaktadır. Ayrıca yönetmelik ve standartlarla da tasarımın güvenli olabilmesi için uyulması zorunlu olan sınırlamalar ve sınır değerler belirtilmiştir.

5) Statik projenin detaylandırılması:

Statik hesapların üretime yansıtılması çizimler aracılığıyla olur. Deprem sonrası incelemeler bu aşamadaki en önemli faktörün detaylar olduğunu göstermiştir. Her yapı kendini oluşturan elemanların doğasına ve bunların birlikte çalışabilme kapasitesine göre davranış gösterir. Bağlantı detaylarının yapılmadığı ya da layıkıyla uygulanmadığı durumlarda yapı, deprem yükleri altında tasarlandığı gibi davranamayacaktır. Kolon kiriş birleşimleri, kirişlerin ve/ve ya döşemelerin perdelere saplandıkları bölgeler, perde boşluklarının etrafı, kolon ve perdelerin radyelerle birleştiği bölgeler ve tüm süreksizlik bölgeleri ve sünekliği artırıcı koşulların sağlanması için gerekli olan, sargı donatılarının sıklaştırılması, detaylandırılmalı ve sahadaki ustanın ya da işçinin takdirine bırakılmayacak açıklıkta ve anlaşılırlıkta çizime geçirilmelidir.

6) Malzeme seçimi ve kullanılan malzemenin kalite kontrol süreci:

Ülkemizde üretilen yapıların büyük bir çoğunluğu betonarme taşıyıcı sisteme sahiptir. Betonarme sistemin iki ana unsuru beton ve çelik donatıdır. Çelik donatının dayanımı ve miktarı hesaplara uygun olmak zorundadır. Betonarme, betonun ve çeliğin
yan yana, ayrı ayrı durmaları değildir, birbirleriyle kuvvetli bağlar oluşturarak birlikte davranmalarıdır. Betonarme tasarım, beton ve çeliğin birlikte çalışacakları varsayımına göre yapılır. Beton dayanımının düşük, yerleştirme hatasından ve/ veya betonda kullanılan agreganın kalitesinden dolayı çelikle betonun aderansının zayıf olduğu, betonun çeliği sarmadığı hallerde üretilen yapıya betonarme denilemez çünkü böyle bir yapı yatay ve düşey yükler altında tasarlanan davranışı gösteremeyecektir.

7) Tasarıma uyumlu bir yapı teknolojisi ile yapının inşaatı:

Bir yapının gerçekte üretildiği yer sahadır. Projelendirme ne kadar başarılı olursa olsun, gerçekte yapı bilgisayarda değil sahadadır. Proje, bire bir uygulanmadıkça ya da uygulanamadıkça başarısı kağıt üzerinde kalır. Üretimin yapılacağı coğrafyanın koşulları ve üretimi gerçekleştirecek elemanların, sürecin süresini ve üretimin kalitesini etkileyebileceği inşaatı planlama aşamasında göz önünde bulundurulmalıdır.

 

 (1) Doç.Dr. Turgut Öztaş – Yrd.Doç.Dr. Özkan CORUK  Hazır Beton Sayı:35
‘Doğal Bir Olayın Doğal Bir Felakete Dönüşümü’
(2) İlhami Buğdaycı. Depremin dili: Sismoloji. Bilim ve Teknik Dergisi. Sayı: 382
(3) T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında
Yönetmelik.
İnşaat Mühendisleri Odası Ankara Şubesi. Yapı İşleri Mevzuatı El Kitabı.
Prof.Dr. Günay Özmen. Depreme dayanıklı çok katlı yapılarda tasarım ve üretim ilkeler
Şantiye Dergisi. Sayı: 136
(4)Prof.Dr. Semih Tezcan. Depremden korunmak için mimari öneriler. Bilim ve Ütopya. Sayı:64
Prof.Dr. Haluk Sucuoğlu. Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı. Bilim ve Teknik. Sayı: 384
Prof.Dr. Uğur Ersoy. Betonarme.