Alper İlki

12 Pages·2017·1.06 MB·Turkish

MEVCUT YAPILARIN DEPREM GÜVENLİĞİNİN
DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRME
Prof. Dr. Alper İLKİ
Araş. Gör. Erkan TÖRE
Prof. Dr. Alper İLKİ
215
MEVCUT YAPILARIN DEPREM GÜVENLİĞİNİN
DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRME
A. İlki1 ve E.Töre2
1Profesör, İnşaat Müh. Bölümü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, e-mail: [email protected]
2Araştırma Görevlisi, İnşaat Müh. Bölümü, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir, e-mail: [email protected]
Özet
Mevcut yapıların deprem güvenliğinin belirlenmesi ve yetersizliklerine göre güçlendirilmesi
modern deprem yönetmeliklerinde performansa dayalı değerlendirilme ile
gerçekleştirilmektedir. Deprem etkisi altında binada oluşması öngörülen hasar ve bu hasarın
yapı içindeki dağılımı performans esaslı yaklaşım ile nicel olarak tanımlanmaktadır. Binanın
deprem performans hedefini sağlamaması durumunda yapısal yetersizlikler analiz ve
performans değerlendirme sonuçlarından ayrıntılı bir şekilde ortaya konulduğundan binanın
güçlendirme gereksinimleri de belirlenmektedir. Deprem davranışı açısından belirlenen bu
yapısal yetersizlikler güçlendirme teknikleri ile giderilmekte ve mevcut yapının hedeflenen
performans düzeyini sağlaması için davranış iyileştirilmektedir. Deprem Yönetmeliği’nde
mevcut binaların deprem güvenliğinin belirlenmesi için yer alan performansa dayalı doğrusal
elastik olmayan değerlendirme yöntemi burada temel hatları ile anlatılarak performans esaslı
yaklaşımların günümüz yapı mühendisliğindeki önemi bu çerçevede açıklanmıştır. Ayrıca
yapısal güçlendirme kavramı ana hatları ile aktarılmaya çalışmış, eleman güçlendirilmesi ve
sistem iyileştirilme tekniklerine örnekler verilmiştir.
1.Giriş
1990’lı yılların ortalarında dünyada meydana gelen büyük depremler (Northridge 1994, Kobe
1995) sonrasında kuvvete dayalı yaklaşımlar ile uygun şekilde tasarlanmış binaların can
güvenliğini sağladığı, fakat meydana gelen hasar sonucu onarım-yenileme maliyetleri ve
ekonomik faaliyetlerde yaşanan duraksamanın büyük ekonomik kayıplara neden olduğu
görülmüştür. Bu durum sonucunda yapı mühendisliğinde yeni tasarım ve değerlendirme
felsefelerinin geliştirilmesi ihtiyacı duyulmuş ve bu amaçla öngörülen deprem tehlikesi
altında yapıda oluşması beklenen hasarın nicel olarak tanımlanmasına imkan sunan
“Performansa dayalı deprem mühendisliği” yaklaşımı Amerika Birleşik Devletlerinde
gerçekleştirilen öncü çalışmalar (FEMA 273, Vision 2000, ATC 40) ile ortaya konmuştur
(Lee ve Mosallam 2006). Bu yaklaşım ilerleyen yıllarda gerçekleştirilen çok sayıda deneysel
ve teorik bilimsel çalışma ile hızlı bir gelişim göstermiş ve özellikle mevcut binaların
değerlendirilmesi ile birlikte önemli yapıların tasarımında da tercih edilmeye başlanmıştır.
Ülkemizde ise Marmara 1999 ve Düzce 1999 depremleri sonucunda ortaya çıkan büyük can
ve mal kayıpları mevcut binaların deprem güvenliklerinin güvenilir bir şekilde belirlenmesi
ihtiyacını ortaya koymuştur. Dünyadaki yapı mühendisliğindeki gelişmelere paralel olarak
mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesinde performansa dayalı yaklaşım
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmeliği’nde (2007) yerini almıştır.
Uygulamada yaklaşık on senedir kullanılan bu yaklaşımın binalarda deprem etkisi altında
oluşacak elastik ötesi şekildeğiştirmelerin, yani hasarın yapı içindeki dağılımını belirlemesi ve
nicel olarak tanımlaması binaların gerçek deprem davranışları hakkında çok daha ayrıntılı
bilgi sağlamaktadır. Mevcut binaların performans değerlendirilmesi sonucu deprem davranışı
açısından dayanım, rijitlik ve süneklik karakteristiklerindeki yetersizlikler ayrıntılı olarak
belirlenebilmekte ve buna uygun güçlendirme tasarımı binadan beklenen performansı
216 217
MEVCUT YAPILARIN DEPREM GÜVENLİĞİNİN sağlayacak şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Mevcut binaların değerlendirilmesi ve
güçlendirilmesinin yanı sıra farklı deprem tehlike seviyeleri için farklı performans
DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRME
hedeflerinin belirlenebildiği bu yaklaşımla deprem sonrası hizmetine devam etmesi beklenen
A. İlki1 ve E.Töre2
hastane ve enerji yapıları gibi önemli binalar ile uzun periyotlu yüksek binaların tasarımları da
1Profesör, İnşaat Müh. Bölümü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, e-mail: [email protected] günümüzde etkin olarak gerçekleştirilmektedir.
2Araştırma Görevlisi, İnşaat Müh. Bölümü, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir, e-mail: [email protected]
2. Performansa Dayalı Tasarım ve Değerlendirme
Özet Yapı mühendisliğinde depreme dayanıklı yapı tasarımın ana ilkesi “hafif şiddetli depremlerde
yapıda hasar meydana gelmemesi, orta şiddetli depremlerde onarılabilir seviyede hasara izin
Mevcut yapıların deprem güvenliğinin belirlenmesi ve yetersizliklerine göre güçlendirilmesi
verilmesi, çok şiddetli depremlerde ise göçmenin önlenerek can güvenliğinin sağlanması”
modern deprem yönetmeliklerinde performansa dayalı değerlendirilme ile
olarak modern deprem yönetmeliklerinde yer almaktadır. Farklı deprem seviyeleri için
gerçekleştirilmektedir. Deprem etkisi altında binada oluşması öngörülen hasar ve bu hasarın
yapıların sağlaması gereken koşulların tanımlandığı bu ilkede aslında bir performans hedefi
yapı içindeki dağılımı performans esaslı yaklaşım ile nicel olarak tanımlanmaktadır. Binanın
tanımlaması yapılmaktadır. Dayanım esaslı tasarımda yapının doğrusal elastik ötesi davranışı
deprem performans hedefini sağlamaması durumunda yapısal yetersizlikler analiz ve
taşıyıcı sistem davranış katsayısı kullanılarak deprem kuvvetinin azaltılması yolu ile dikkate
performans değerlendirme sonuçlarından ayrıntılı bir şekilde ortaya konulduğundan binanın
alınmaktadır. Doğrusal elastik hesap yöntemleri ile yapılan analizde bu deprem yükü azaltma
güçlendirme gereksinimleri de belirlenmektedir. Deprem davranışı açısından belirlenen bu
katsayısı ile öngörülen yapının deprem etkisi altında sergileyeceği sünek davranış kapasite
yapısal yetersizlikler güçlendirme teknikleri ile giderilmekte ve mevcut yapının hedeflenen
tasarım ilkeleri ve sargılama gibi yapısal elemanların sünekliğini arttıracak özel tasarım
performans düzeyini sağlaması için davranış iyileştirilmektedir. Deprem Yönetmeliği’nde
detayları ile yapıya kazandırılmaktadır. Belirli bir tasarım depremi etkisi göz önüne alınarak
mevcut binaların deprem güvenliğinin belirlenmesi için yer alan performansa dayalı doğrusal
yapılan bu hesaplamalarda yapının yukarıda belirtilen deprem performans hedeflerini sağlayıp
elastik olmayan değerlendirme yöntemi burada temel hatları ile anlatılarak performans esaslı
sağlamadığı kontrol edilememektedir. Yapıya niteliksel olarak kazandırılan süneklik
yaklaşımların günümüz yapı mühendisliğindeki önemi bu çerçevede açıklanmıştır. Ayrıca
özelliğinin dayanım (kuvvet) esaslı tasarım ile nicel olarak tanımlanması söz konusu değildir.
yapısal güçlendirme kavramı ana hatları ile aktarılmaya çalışmış, eleman güçlendirilmesi ve
sistem iyileştirilme tekniklerine örnekler verilmiştir. Performans esaslı diğer bir tanımla şekildeğiştirmeye dayalı tasarımda ise yapının öncelikle
servis yükleri altında doğrusal elastik hesap ile bir ön tasarım gerçekleştirilir. Daha sonra
yapının farklı deprem tehlike seviyeleri için sağlaması gereken performans hedefleri
1.Giriş
belirlenir. Yapının bu farklı deprem tehlike seviyeleri altında doğrusal elastik olmayan hesap
1990’lı yılların ortalarında dünyada meydana gelen büyük depremler (Northridge 1994, Kobe yöntemleri ile analizi gerçekleştirilerek ilgili deprem seviyesinde performans noktalarına
1995) sonrasında kuvvete dayalı yaklaşımlar ile uygun şekilde tasarlanmış binaların can karşılık gelen iç kuvvet ve şekildeğiştirme istemleri hesaplanır. Bu istemlerin sünek davranış
güvenliğini sağladığı, fakat meydana gelen hasar sonucu onarım-yenileme maliyetleri ve sergileyen kesitlerde mevcut malzeme şekildeğiştirme sınırları ile karşılaştırılarak sağlanıp
ekonomik faaliyetlerde yaşanan duraksamanın büyük ekonomik kayıplara neden olduğu sağlanmadığı kontrol edilir. Hedeflenen performans seviyesinin sağlanmaması durumunda
görülmüştür. Bu durum sonucunda yapı mühendisliğinde yeni tasarım ve değerlendirme tasarım yenilenerek tekrar analiz gerçekleştirilir. Mevcut bir yapının deprem güvenliğinin
felsefelerinin geliştirilmesi ihtiyacı duyulmuş ve bu amaçla öngörülen deprem tehlikesi belirlenmesinde de benzer bir yol izlenilir. Tek fark yeni yapı için yapılan ön tasarım yerine
altında yapıda oluşması beklenen hasarın nicel olarak tanımlanmasına imkan sunan mevcut yapı hakkında gerekli bilgilerin (mevcut malzeme dayanımları, taşıyıcı sistem
“Performansa dayalı deprem mühendisliği” yaklaşımı Amerika Birleşik Devletlerinde geometrisi, tasarım detayları vb.) toplanması aşaması yer almaktadır. Yürürlükteki deprem
gerçekleştirilen öncü çalışmalar (FEMA 273, Vision 2000, ATC 40) ile ortaya konmuştur yönetmeliğinde (DBYBHY 2007) performans esaslı yaklaşım mevcut binaların
(Lee ve Mosallam 2006). Bu yaklaşım ilerleyen yıllarda gerçekleştirilen çok sayıda deneysel değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi için dikkate alındığından ilerleyen bölümlerdeki
ve teorik bilimsel çalışma ile hızlı bir gelişim göstermiş ve özellikle mevcut binaların tanımlamalar bu kapsamda verilmiştir. Yürürlüğe girecek yeni deprem yönetmeliğinde
değerlendirilmesi ile birlikte önemli yapıların tasarımında da tercih edilmeye başlanmıştır. performans esaslı yaklaşım “şekildeğiştirmeye dayalı tasarım” adıyla yeni binalarında
tasarımını kapsayacak şekilde daha geniş kapsamlı yer alacaktır.
Ülkemizde ise Marmara 1999 ve Düzce 1999 depremleri sonucunda ortaya çıkan büyük can
ve mal kayıpları mevcut binaların deprem güvenliklerinin güvenilir bir şekilde belirlenmesi
ihtiyacını ortaya koymuştur. Dünyadaki yapı mühendisliğindeki gelişmelere paralel olarak
2.1. Deprem tehlike düzeyi
mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesinde performansa dayalı yaklaşım
Mevcut deprem yönetmeliğinde (DBYBHY 2007) tasarım depremi 50 yılda aşılma olasılığı
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmeliği’nde (2007) yerini almıştır.
%10 olan deprem olarak tanımlanmaktadır. Tasarım depreminin etkisi hesaplamalarda
Uygulamada yaklaşık on senedir kullanılan bu yaklaşımın binalarda deprem etkisi altında
deprem bölgeleri haritasında belirtilen bölgelere bağlı olarak etkin yer ivmesi ve özellikleri
oluşacak elastik ötesi şekildeğiştirmelerin, yani hasarın yapı içindeki dağılımını belirlemesi ve
yönetmelikte verilen zemin sınıfına bağlı elastik tasarım spekturumu ile göz önüne
nicel olarak tanımlaması binaların gerçek deprem davranışları hakkında çok daha ayrıntılı
alınmaktadır. Performans esaslı mevcut binaların değerlendirilmesinde farklı performans
bilgi sağlamaktadır. Mevcut binaların performans değerlendirilmesi sonucu deprem davranışı
hedefleri için ihtiyaç duyulan farklı deprem tehlike düzeyleri; tasarım depreminin 0.5 katı
açısından dayanım, rijitlik ve süneklik karakteristiklerindeki yetersizlikler ayrıntılı olarak
olarak 50 yılda aşılma olasılığı %50 olan “kullanım depremi” ve 1.5 katı olarak 50 yılda
belirlenebilmekte ve buna uygun güçlendirme tasarımı binadan beklenen performansı
217
aşılma olasılığı %2 olan “en büyük deprem” olarak tanımlanmaktadır (İlki ve Celep 2011).
Eğer analizlerde zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan hesap kullanılacaksa
yönetmelikte tanımlanan özelliklerde ve tasarım spektrumuna uygun yer ivmesi kayıtlarının
kullanılması gerekmektedir.
Son yıllarda yeni deprem yönetmeliği çalışmaları ile paralel olarak yürütülen çalışmalarla
deprem etkisinin coğrafi konuma ve zemin özelliklerine bağlı olarak tanımlanan özel deprem
spektrumları ile farklı deprem tehlike düzeyleri için belirlenmesi mümkün olacaktır(Sucuoğlu
2015). Çok yakın bir gelecekte yeni deprem yönetmeliği ile birlikte deprem etkisini daha
ayrıntılı olarak sunan bu deprem tehlike haritalarının kullanımına geçilecektir.
2.2.Performans Hedefleri
Performans esaslı değerlendirmede öncelikle deprem tehlike düzeyine ve binanın kullanım
önemine göre bir performans hedefi belirlenir. DBYBHY (2007) de binalar için performans
hedefleri minimum performans düzeyleri olarak verilmektedir (Tablo 1.). Bu performans
hedefi doğrusal elastik olmayan analiz sonrası deprem talepleri ile eleman kapasitelerinin
karşılaştırması sonucu belirlenen bina performans düzeyi ile karşılaştırılarak deprem
performans hedefinin sağlandığı kontrol edilmektedir.
Tablo 1.Binalar için öngörülen minimum performans hedefleri(DBYBH 2007)
Depremin 50 yılda
aşılma olasılığı
Binanın kullanım amacı ve türü
% 50 % 10 % 2
Deprem sonrası hemen kullanımı gereken binalar
Hastaneler, sağlık tesisleri, itfaiye binaları, haberleşme ve enerji tesisleri, ulaşım – HK CG
istasyonları, vilayet, kaymakamlık, belediye binaları, afet yönetim merkezleri, vb
İnsanların uzun süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar ve müzeler
- HK CG
Okullar, yatakhaneler, yurtlar, pansiyonlar, askeri kışlalar, cezaevleri, müzeler, vb
İnsanların kısa süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar
HK CG -
Sinema, tiyatro, konser salonları, kültür merkezleri, spor tesisleri, vb.
Tehlikeli madde içeren binalar
Toksik, parlayıcı ve patlayıcı özellikleri olan maddelerin bulunduğu ve depolandığı – HK GÖ
binalar, vb
Diğer binalar
Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar (konutlar, işyerleri, oteller, turistik tesisler, – CG –
bina türü endüstri yapıları, vb)
2.3.Yapısal Modelleme ve Doğrusal Elastik Olmayan Analiz
Performans esaslı tasarım ve değerlendirmede yapının deprem davranışının gerçeğe yakın bir
şekilde belirlenmesi elastik ötesi şekildeğiştirmelerin meydana gelmesi beklenen bölgelerde
doğrusal olmayan davranışın doğru bir şekilde modellenmesine bağlıdır. Yapısal elemanların
doğrusal olmayan davranışı belirleyen parametre sayısının çok fazla olması (plastik mafsal
boyu, sargı donatısının özellikleri, bindirme eklerinde detaylar vb.) davranışın
modellenmesini karmaşıklaştırmakta ve yeterli seviyede bilgi birikimi ile tecrübe
gerektirmektedir. Yönetmelikte tanımlanan yığılı plastik kesit (plastik mafsal) modellemede
kullanılabileceği gibi, her bir fiber elemanına malzeme modeli tanımlaması yapılabilen fiber
kesitler gibi günümüzde daha gelişmiş davranış modelleme teknikleri de kullanılabilmektedir.
Doğrusal elastik olmayan analizde zaman tanım alanında hesap yöntemi kullanılacak ise
218 219
aşılma olasılığı %2 olan “en büyük deprem” olarak tanımlanmaktadır (İlki ve Celep 2011). tersinir ve tekrarlı davranış karakteristikleri içeren modellerin kullanılması gerekmektedir.
Eğer analizlerde zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan hesap kullanılacaksa Doğrusal olmayan davranışa ait daha fazla ayrıntı içeren modellerin kullanılması analizlerde
yönetmelikte tanımlanan özelliklerde ve tasarım spektrumuna uygun yer ivmesi kayıtlarının kullanılacak analiz programlarının çözümleme kapasitelerine bağlı olduğu gibi daha fazla
kullanılması gerekmektedir. çözüm süresi gerektireceği de bilinmelidir. Yapısal modellemede eğilme elemanlarının elastik
ötesi şekilideğiştirmelerin beklendiği bölgeler dışındaki kısımları çatlamış kesit etkin eğilme
Son yıllarda yeni deprem yönetmeliği çalışmaları ile paralel olarak yürütülen çalışmalarla
rijitlikleri dikkate alınacak şekilde doğrusal olarak modellenmektedir.
deprem etkisinin coğrafi konuma ve zemin özelliklerine bağlı olarak tanımlanan özel deprem
spektrumları ile farklı deprem tehlike düzeyleri için belirlenmesi mümkün olacaktır(Sucuoğlu Doğrusal elastik olmayan analiz için deprem yönetmeliğinde üç hesap yöntemi
2015). Çok yakın bir gelecekte yeni deprem yönetmeliği ile birlikte deprem etkisini daha bulunmaktadır. Davranışında birinci doğal titreşim modunun hakim olduğu binalar için
ayrıntılı olarak sunan bu deprem tehlike haritalarının kullanımına geçilecektir. kullanılabilen ve deprem etkisinin birinci mod şekli göz önüne alınarak eşdeğer statik yük
olarak kabul edildiği “Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile İtme Analizi”; daha fazla
titreşim modlarının yapı davranışında etkin olduğu binalar için “Artımsal Mod Birleştirme
2.2.Performans Hedefleri Yöntemi ile İtme Analizi” ve deprem etkisinin yapay veya kaydedilmiş yer hareketleri olarak
uygulandığı “Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi”. Bu yöntemlerle
Performans esaslı değerlendirmede öncelikle deprem tehlike düzeyine ve binanın kullanım
gerçekleştirilen doğrusal elastik olmayan analizden elde edilen yapısal elemanlara ait iç
önemine göre bir performans hedefi belirlenir. DBYBHY (2007) de binalar için performans
kuvvet dağılımları ve doğrusal olmayan şekildeğiştirme değerleri eleman hasar düzeyinin
hedefleri minimum performans düzeyleri olarak verilmektedir (Tablo 1.). Bu performans
belirlenmesine ve performansın değerlendirilmesinde kullanılır.
hedefi doğrusal elastik olmayan analiz sonrası deprem talepleri ile eleman kapasitelerinin
karşılaştırması sonucu belirlenen bina performans düzeyi ile karşılaştırılarak deprem
performans hedefinin sağlandığı kontrol edilmektedir.
2.4.Performans Düzeyinin belirlenmesi ve Performans Değerlendirilmesi
Tablo 1.Binalar için öngörülen minimum performans hedefleri(DBYBH 2007)
Doğrusal elastik olmayan statik itme analizleri sonucunda yapı davranışı taban kesme
Depremin 50 yılda kuvvetine karşılık tepe yerdeğiştirmesi olarak elde edilen “kapasite eğrisi” ile temsil
Binanın kullanım amacı ve türü aşılma olasılığı edilmektedir. Kapasite eğrisinin her bir itme adımına karşılık gelen koordinatları yönetmelikte
tanımlandığı şekli ile modal ivme ve yerdeğiştirmeye dönüştürülerek “modal kapasite eğrisi”
% 50 % 10 % 2
elde edilmektedir. Binanın birinci doğal titreşim periyoduna bağlı olarak ilgili deprem tehlike
Deprem sonrası hemen kullanımı gereken binalar
düzeyini temsil eden spektrumdan “eşit yerdeğiştirme” veya “eşit enerji” kurallarına göre
Hastaneler, sağlık tesisleri, itfaiye binaları, haberleşme ve enerji tesisleri, ulaşım – HK CG
binanın deprem etkisinde yapacağı modal yerdeğiştirme değeri hesaplanmaktadır (Şekil 1.).
istasyonları, vilayet, kaymakamlık, belediye binaları, afet yönetim merkezleri, vb
Bu deprem etkisi altındaki öngörülen yerdeğiştirmenin hesaplamalarına ilşikin ayrıntılı
İnsanların uzun süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar ve müzeler
- HK CG bilgiler Deprem Yönetmeliği’nde verilmektedir. Bulunan modal yerdeğiştirme değerinde
Okullar, yatakhaneler, yurtlar, pansiyonlar, askeri kışlalar, cezaevleri, müzeler, vb
gerekli dönüşümler yapılarak binanın performans noktası olarak tanımlanan tepe
İnsanların kısa süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar
HK CG - yerdeğiştirme değeri bulunmaktadır. Doğrusal elastik olmayan itme analizinde bu tepe
Sinema, tiyatro, konser salonları, kültür merkezleri, spor tesisleri, vb.
yerdeğiştirmesine karşılık gelen iç kuvvet dağılımları ve şekildeğiştirme değerleri depremin
Tehlikeli madde içeren binalar yapıdan doğrusal olmayan davranış istemlerini oluşturmaktadır. Analiz yöntemi olarak zaman
Toksik, parlayıcı ve patlayıcı özellikleri olan maddelerin bulunduğu ve depolandığı – HK GÖ
tanım alanında hesap kullanılması durumunda deprem etkisi binaya yer hareketi olarak
binalar, vb
uygulandığı için analiz sonucunda elde edilen en büyük iç kuvvet ve şekildeğiştirme değerleri
Diğer binalar ilgili yer hareketi kaydına bağlı depremin istemini vermektedir.
Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar (konutlar, işyerleri, oteller, turistik tesisler, – CG –
bina türü endüstri yapıları, vb)
S S
a a
Sae1 (a) T > T Sae1 (b) T < T
1 B 1 B
2.3.Yapısal Modelleme ve Doğrusal Elastik Olmayan Analiz
Performans esaslı tasarım ve değerlendirmede yapının deprem davranışının gerçeğe yakın bir ω2 ω12
1
şekilde belirlenmesi elastik ötesi şekildeğiştirmelerin meydana gelmesi beklenen bölgelerde
doğrusal olmayan davranışın doğru bir şekilde modellenmesine bağlıdır. Yapısal elemanların a a
y1 y1
Performans Performans
doğrusal olmayan davranışı belirleyen parametre sayısının çok fazla olması (plastik mafsal
noktası d1 Sd noktası d1 Sd
boyu, sargı donatısının özellikleri, bindirme eklerinde detaylar vb.) davranışın
modellenmesini karmaşıklaştırmakta ve yeterli seviyede bilgi birikimi ile tecrübe d 1( p ) = Sd i1 =Sde1 Sd e 1 =d 1( p ) = Sdi1
gerektirmektedir. Yönetmelikte tanımlanan yığılı plastik kesit (plastik mafsal) modellemede
kullanılabileceği gibi, her bir fiber elemanına malzeme modeli tanımlaması yapılabilen fiber Şekil 1.Elastik spektrum eğrisi ile kapasite eğrisinin kesiştirilerek performans noktasının bulunması(Ilki ve
kesitler gibi günümüzde daha gelişmiş davranış modelleme teknikleri de kullanılabilmektedir. Celep 2011)
Doğrusal elastik olmayan analizde zaman tanım alanında hesap yöntemi kullanılacak ise
219
Doğrusal elastik olmayan analizden elde edilen kesme kuvveti istemleri öncelikle yapısal
elemanların ve kolon-kiriş birleşim bölgelerinin kesme kapasiteleri ile karşılaştırarak sistemde
gevrek güç tükenmesi kontrolü yapılmaktadır. Yapısal modellemede doğrusal olmayan
davranış için plastik mafsal modeli kullanıldı ise analiz sonucunda plastik deformasyonlar
plastik dönme olarak elde edilecektir. Bu durumda öncelikle plastik dönmelerden plastik
eğrilik istemine dönüşüm gerçekleştirilmektedir. Bulunan plastik eğrilik istemi akma eğriliği
ile toplanarak toplam eğrilik istemi hesaplanabilmekte ve toplam eğriliğe karşılık gelen
malzemelere ait şekildeğiştirme istemleri elde edilebilmektedir. Gevrek güç tükenmesinin söz
konusu olmadığı elemanlarda malzemelere ait şekildeğiştirme istemleri yönetmelikte verilen
yapısal eleman hasar sınırları (Şekil 2.) ile karşılaştırılarak, doğrusal elastik olmayan
davranışın söz konusu olduğu her bir kesit için hasar düzeyi bulunduğu hasar bölgesine göre
belirlenmektedir(Şekil 3.).
MN
1.0 GÇ Sargılı Pa) S420b
M
σ / fc c MN; GV Sargısız σ(s 400 MN GV GÇ S220
GV GÇ
0.5
200
Göçme Belirgin hasar bölgesi
Belirgin hasar bölgesi bölgesi
Minimum İleri hasar Göçme
hasar bölgesi bölgesi bölgesi
0 2 3.544.0 6 ε c (%8o) 10 12 13.514 16 118.08 Mhainsiamr ubmölges0i1.0 4.04 6.0 8 İleri ha1s2ar 16 ε s (%)
bölgesi
(a) Beton (b) Donatı

Şekil 2.Malzemeleriçin şekildeğiştirme hasar sınırları(İlki ve Celep 2011)
Minimum Güvenlik Göçme
hasar sınırı sınırı
sınırı (GV) (GÇ)
(MN)
et Belirgin İleri Göçme
uvv hasar hbaöslgaersi bölgesi
İç k Minimum bölgesi
hasar
Şekil
bölgesi
değiştirme

Şekil 3.Kesit hasar sınırlarıve bölgeleri(İlki ve Celep 2011)
Yapısal elemanlarda doğrusal elastik ötesi şekildeğiştirmelerin gerçekleştiği bölgelerde hasar
düzeylerinin belirlenmesi ile deprem etkisi altında oluşacak hasarın dağılımı belirlenmekte ve
hasar durumu nicel olarak tanımlanmaktadır. Binada belirlenen hasar durumuna bağlı deprem
yönetmeliğinde performans düzeyleri; Hemen Kullanım, Can Güvenliği ve Göçme Öncesi
olarak verilmektedir. Analizler sonucu belirlenen hasar durumu yönetmelikteki performans
düzeylerini tanımlayan hasar durumlarına göre karşılaştırılarak ilgili deprem tehlike
düzeyinde binanın performans düzeyi belirlenir. Eğer binanın hasar durumu Göçme Öncesi
performans düzeyini sağlamıyorsa bina Göçme durumundadır. Bina için ilgili deprem
tehlikesi düzeyinde belirlenen performans düzeyi bina için önceden belirlenen performans
hedefini sağlamıyor ise binanın güçlendirilmesi veya yıkılması konusunda değerlendirme
yapılması gerekmektedir.
220 221
Doğrusal elastik olmayan analizden elde edilen kesme kuvveti istemleri öncelikle yapısal 3.Güçlendirme
elemanların ve kolon-kiriş birleşim bölgelerinin kesme kapasiteleri ile karşılaştırarak sistemde
Mevcut yapıların büyük bir çoğunluğu yeterli mühendislik hizmeti alınmadan gerçekleştirilen
gevrek güç tükenmesi kontrolü yapılmaktadır. Yapısal modellemede doğrusal olmayan
tasarım ve uygulama sonucunda deprem davranışını olumsuz etkileyecek çok sayıda yapısal
davranış için plastik mafsal modeli kullanıldı ise analiz sonucunda plastik deformasyonlar
kusura sahiptir. Düşük malzeme kalitesi, geniş etriye aralıkları, uygun olmayan donatı
plastik dönme olarak elde edilecektir. Bu durumda öncelikle plastik dönmelerden plastik
detayları ve taşıyıcı sistemde eleman süreksizlikleri bu yapısal kusurlara örnek olarak
eğrilik istemine dönüşüm gerçekleştirilmektedir. Bulunan plastik eğrilik istemi akma eğriliği
verilebilir. Bu yapılar deprem etkisi altında yeterli dayanım, rijitlik ve süneklik özelliklerini
ile toplanarak toplam eğrilik istemi hesaplanabilmekte ve toplam eğriliğe karşılık gelen
sergileyemez ve yapıda can kaybına neden olabilecek kısmi veya toptan göçme durumu
malzemelere ait şekildeğiştirme istemleri elde edilebilmektedir. Gevrek güç tükenmesinin söz
gözlenir. Meydana gelecek depremlerdeki söz konusu can ve mal kayıpları riskinin
konusu olmadığı elemanlarda malzemelere ait şekildeğiştirme istemleri yönetmelikte verilen
azaltılması için bu tür yapıların acil olarak güçlendirilmesi veya yenilenmesi gerekmektedir.
yapısal eleman hasar sınırları (Şekil 2.) ile karşılaştırılarak, doğrusal elastik olmayan
Sahip oldukları yapısal kusurlara bağlı davranış karakteristiklerinde yetersizlik olan binaların
davranışın söz konusu olduğu her bir kesit için hasar düzeyi bulunduğu hasar bölgesine göre
dışında yapıldıkları zamandaki yönetmeliklere göre uygun yapılmış fakat günümüz modern
belirlenmektedir(Şekil 3.).
yönetmeliklerinin deprem güvenliği gereksinimlerini tam olarak karşılayamayan yapılar ve
kullanım amacının değişmesine bağlı olarak farklı deprem tehlike düzeyleri altında farklı
MN
1.0 GÇ Sargılı Pa) S420b pZearmfoarnmaa nbsa ğhlıe dçeefvlerreisneil skaoğşlaumllaars ı ablteınkdlean eyna pyıa pdıalavrrıanndıaşı ngıü çelteknildeiyrmecee ki hstieyvaicyıe dbeu luhnamsaarıknt adsöırz.
M
σ / fc c MN; GV Sargısız σ(s 400 MN GV GÇ S220 ketokniulesruin o lduoğrtua dbainn alakrdaald iısrıel mönascıe likilçei no nargımüç lseonndriarmsıned a fisaea lihyaestalerırnin sineb epg eorlçdeukğlue şotilruilmmseuszi
GV GÇ
0.5 gerekmektedir.
200
Göçme Belirgin hasar bölgesi
Belirgin hasar bölgesi bölgesi Günümüzün önemli mühendislik faaliyetlerinden olan deprem etkilerine karşı güçlendirme
Minimum İleri hasar Göçme
hasar bölgesi bölgesi bölgesi genel anlamda yapının dayanım, rijitlik ve süneklik karakteristiklerindeki yetersizliklerin
0 2 3.544.0 6 ε c (%8o) 10 12 13.514 16 118.08 Mhainsiamr ubmölges0i1.0 4.04 6.0 8 İleri ha1s2ar 16 ε s (%) osartğaldamana skıa ldıarımlaarcaıky lyaa pıngıenr çbeekllierlşit idrielpenre m ttaeshalrikımes i alvteın da uhyegduelfalmenae n pfearafloiyrmetlaenrsi düozleayrianki
bölgesi
(a) Beton (b) Donatı tanımlanabilmektedir. Dayanım, rijitlik ve süneklik özelliklerinin birisinde olan yetersizliğin

giderilmesi için yapılacak güçlendirme tasarımı diğerlerini de etkileyebileceği için
Şekil 2.Malzemeleriçin şekildeğiştirme hasar sınırları(İlki ve Celep 2011) güçlendirme problemleri üç özelliğinde bir arada düşünülmesinin gerektiği, ileri seviyede
bilgi ve tecrübe gereksinimi duyulan mühendislik problemleridir. Farklı yapıların birbirinden
Minimum Güvenlik Göçme farklı nedenlere bağlı yetersizliklerinin bulunması güçlendirme tasarımının yapıya özel
hasar sınırı sınırı
sınırı (GV) (GÇ) gerçekleştirilmesini ve probleme uygun alternatif tasarımların oluşturulmasını
(MN) gerektirmektedir. Ekonomiklik ve kullanılabilirlik kriterleri açısından değerlendirme
yapılarak alternatifler arasından en uygun tasarım uygulama için seçilmektedir. Güçlendirme
et Belirgin İleri Göçme
uvv hasar hbaöslgaersi bölgesi tasarımının gerçekleştirilmesi için öncelikle söz konusu yetersizlikler hakkında ayrıntılı bilgi
İç k Minimum bölgesi sağlanması ve deprem güvenliğinin belirlenmesi gerekmektedir. İlgili yapı için
hasar gerçekleştirilen performansa dayalı değerlendirme ile yapı elemanlarındaki hasarın seviyesi
Şekil
bölgesi ve yapı içindeki dağılımı belirlenebildiğinden, deprem davranışı açısından söz konusu
değiştirme
yetersizlikler eleman ve taşıyıcı sistem seviyesinde belirlenebilmektedir. Buna bağlı olarak

yapılacak güçlendirme tasarımı eleman güçlendirmesi ve sistem iyileştirmesi olarak iki ana
Şekil 3.Kesit hasar sınırlarıve bölgeleri(İlki ve Celep 2011)
gruba ayrılmaktadır. Yapı ağırlığının azaltılarak deprem davranışında iyileşmenin sağlanması
Yapısal elemanlarda doğrusal elastik ötesi şekildeğiştirmelerin gerçekleştiği bölgelerde hasar
ve sismik izolatörlerin sisteme dahil edilmesi ile depremin yapıya olan etkisinin azaltılması
düzeylerinin belirlenmesi ile deprem etkisi altında oluşacak hasarın dağılımı belirlenmekte ve
güçlendirme tasarımlarına alternatif yöntemler olarak karşımıza çıkmaktadır.
hasar durumu nicel olarak tanımlanmaktadır. Binada belirlenen hasar durumuna bağlı deprem
yönetmeliğinde performans düzeyleri; Hemen Kullanım, Can Güvenliği ve Göçme Öncesi
olarak verilmektedir. Analizler sonucu belirlenen hasar durumu yönetmelikteki performans
3.1. Eleman Güçlendirmesi
düzeylerini tanımlayan hasar durumlarına göre karşılaştırılarak ilgili deprem tehlike
Mevcut yapının deprem güvenliğinin belirlenmesi amacı ile gerçekleştirilen performansa
düzeyinde binanın performans düzeyi belirlenir. Eğer binanın hasar durumu Göçme Öncesi
dayalı değerlendirme sonucunda yapısal elemanların dayanım ve şekildeğiştirme
performans düzeyini sağlamıyorsa bina Göçme durumundadır. Bina için ilgili deprem
kapasitelerinin deprem istemine göre durumu belirlenebilmektedir. Dayanım ve süneklik
tehlikesi düzeyinde belirlenen performans düzeyi bina için önceden belirlenen performans
açısından yetersizlikleri bulunan yapısal elemanlara gerçekleştirilecek güçlendirme ile
hedefini sağlamıyor ise binanın güçlendirilmesi veya yıkılması konusunda değerlendirme
sağlanan davranıştaki eleman seviyesindeki iyileşme yapının deprem davranışının da
yapılması gerekmektedir.
iyileşmesine neden olmaktadır. Eleman güçlendirme yöntemleri olarak kirişlerde kesme
kapasitesini arttırmak ve şekildeğiştirme kapasitesini kısmi iyileştirmek için dıştan etriye
221
ekleme, çelik levhalar ile güçlendirme ve lifli polimer kompozitler ile sargılama
uygulanmaktadır (Şekil 4.). Kirişlerin eğilme kapasitesinin veya rijitliğinin arttırılması
gereken durumlarda betonarme mantolama ile kesit boyutlarının arttırılması
gerçekleştirilebilmektedir. Yapıların deprem davranışında düşey taşıyıcı olarak daha etkin
olan kolonlar ise betonarme mantolama, çelik ve lifli polimer sargılama yöntemleri ile
güçlendirilmektedir (Şekil 5.). Çelik ve lifli polimer sargılama ile eleman eksenel yük ve
kesme kapasitesi ile şekildeğiştirme kapasitesinde artışı hedeflenmekte iken, betonarme
mantolama ile bunlara ek olarak eğilme kapasitesinde de artış sağlanmaktadır.
a)
b)
Şekil 4.Kiriş güçlendirme türleri; a) dıştan etriye ekleme b) Lifli polimer ile sargılama (DBYBHY 2007)
a) b) c)
Şekil 5.Kolon güçlendirme uygulamaları;
a) betonarme mantolama b) çelik sargılama (http://buildingresearch.com.np)
c) Lifli polimer ile sargılama
222 223
ekleme, çelik levhalar ile güçlendirme ve lifli polimer kompozitler ile sargılama 3.2. Sistem İyileştirmesi
uygulanmaktadır (Şekil 4.). Kirişlerin eğilme kapasitesinin veya rijitliğinin arttırılması
Performans değerlendirmesi sonucu yapının deprem davranışında taşıyıcı sistem açısından
gereken durumlarda betonarme mantolama ile kesit boyutlarının arttırılması
dayanım, rijitlik ve süneklik yetersizlikleri söz konusu ise sistem davranışının iyileştirilmesi
gerçekleştirilebilmektedir. Yapıların deprem davranışında düşey taşıyıcı olarak daha etkin
yönünde güçlendirme teknikleri uygulanmaktadır. Sistem iyileştirmesi için en yaygın olarak
olan kolonlar ise betonarme mantolama, çelik ve lifli polimer sargılama yöntemleri ile
tercih edilen yöntem yapıya içeriden veya dışarıdan uygun şekilde betonarme perde duvar
güçlendirilmektedir (Şekil 5.). Çelik ve lifli polimer sargılama ile eleman eksenel yük ve
eklenmesidir (Şekil 6.). Yapının uygunluğuna ve güçlendirme gereksinimlerine bağlı olarak
kesme kapasitesi ile şekildeğiştirme kapasitesinde artışı hedeflenmekte iken, betonarme
çelik çapraz sistemler kullanılarak da sistem davranışının iyileştirilmesi
mantolama ile bunlara ek olarak eğilme kapasitesinde de artış sağlanmaktadır.
gerçekleştirilebilmektedir (Şekil 7.). Betonarme perde ve çelik çaprazlara görece daha yeni bir
teknik olarak kabul edilebilecek dolgu duvarların hasır çelik donatılı sıva veya lifli polimer
kompozitler ile güçlendirilerek taşıyıcı sisteme dahil edilmesi diğer bir sistem iyileştirme
tekniğini oluşturmaktadır (Şekil 9.). Sistem iyileştirilmesi bütün yapıda uygulanabileceği gibi
sadece zayıflığın olduğu bölgelerde de gerçekleştirilebilmektedir. Yapıda bulunan yumuşak
katın çeşitli yöntemler ile güçlendirilmesi (Şekil 8.) ve kısa kolonların oluşumuna neden olan
durumların kaldırılması bölgesel olarak gerçekleştirilen sistem iyileştirilmesi
örneklerindendir.
a)
b)
Şekil 4.Kiriş güçlendirme türleri; a) dıştan etriye ekleme b) Lifli polimer ile sargılama (DBYBHY 2007)

a) b)
Şekil 6.Sisteme a) dışarıdanb) içeridenbetonarme perde eklenmesi(Wenk2008)

a) b) c)
Şekil 5.Kolon güçlendirme uygulamaları;
a) betonarme mantolama b) çelik sargılama (http://buildingresearch.com.np) a) b)
c) Lifli polimer ile sargılama
Şekil 7.Farklı çelik çapraz sistemler ile sistem iyileştirmesi(Wenk2008)
223
Şekil 8.Boru kesitliçelik çapraz sistemler ile yumuşak katın güçlendirilmesi(Wenk2008)
a)
b)
Şekil 9. a) hasır çelik donatılı özel sıva b) lifli polimer kompozitler ile
dolgu duvarların güçlendirilerek taşıyıcı sisteme dahil edilmesi(DBYBHY 2007)
224 225