Yapı hasarlarının zemin oturması ile ilişkisi ve risk analizi

Abstract

Kent içi ulaşım projelerinde, özellikle metro ve tünel inşaatları gibi yeraltı kazıları ile doğrudan etkileşime giren binaların, sadece deprem koşulları değil, aynı zamanda deprem dışı yükleme ve etkiler altındaki davranışlarının detaylı bir şekilde belirlenmesi, bina güvenliği ve yapısal bütünlüğün sağlanması açısından giderek daha kritik bir önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye'de İstanbul ili sınırları içerisinde yer alan metro tünel güzergahları boyunca bulunan binaların düşey yerdeğiştirme etkilerine karşı hasar görebilirliği, kırılganlık eğrileri aracılığı ile değerlendirilmiştir. Literatürde önerilen mevcut bir yöntem easa alınarak bir okul binası üzerinde detaylı analiz gerçekleştirilmiş ve bu bina için üç boyutlu (3B) bir model oluşturulmuştur. Geliştirilen bu model doğrultusunda, düşey yükler altında doğrusal olmayan artımsal çökme analizine uygun modelleme prensipleri sunulmuştur. Ancak ön proje aşamasında güzergah etki alanı içerisinde bulunan tüm binalar için detaylı 3B analizlerin yapılması, zaman ve iş gücü açısından sürdürülebilir değildir. Bu nedenle, daha geniş bir bina stoğunun değerlendirilmesine olanak tanıyacak şekilde, düşey yerdeğiştirme etkileri altında davranış sergileyen yapı tipleri için kırılganlık eğrilerine dayalı pratik bir analiz yöntemi önerilmiştir. Bu kapsamda, metro tünelleri üzerindeki mevcut bina stoğu incelenmiş; yapıların malzeme özellikleri, kesit geometrileri ve taşıyıcı eleman boyutları gibi parametreler yapılan saha araştırmaları doğrultusunda tanımlanmıştır. Çalışmada, tünel derinlikleri 10m, 15m, 20m ve 30m olan güzergahlarda, açıklık sayısı 1 ila 5 ve kat adedi 1 ila 7 arasında değişen 35 farklı bina tipi için toplamda 70000'in üzerinde doğrusal olmayan artımsal çökme analizi gerçekleştirilmiştir. Hasar değerlendirmeleri için, tünel çapı, tünel derinliği, hacim kaybı ve zemin özelliklerini temsil eden K çukur parametresi dikkate alınarak oluşturulan düşey yerdeğiştirme eğrileri (Gauss eğrileri) kullanılmıştır. Bu eğriler, 11 farklı hacim kaybı değeri için elde edilmiş; K parametresi 0.5 olarak kabul edilmiştir. Her bir bina tipi, bu yerdeğiştirme eğrisi üzerinde 6 farklı konumda analiz edilmiştir. Analiz çıktıları ile yapılacak olan hasar değerlendirmesi için Park ve diğ. (1984) tarafından sunulan hasar indeksi parametresi kullanılarak limit hasar indeksi değerleri elde edilmiştir. Bu limit değerler, Sınırlı Hasar, Kontrollü Hasar ve Göçmenin Önlenmesi durumu için verilmiştir. Analiz sonuçları ve bu limit değerler dikkate alınarak sistem istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve bina tiplerine göre kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Bu çalışmada, metro tünel kazılarından kaynaklanan düşey yerdeğiştirme etkileri altındaki binaların hasar görebilirliğini tahmin etmeye yönelik kapsamlı ve uygulanabilir bir yöntem sunulmuştur. Bu çerçevede, tez kapsamında artımsal çökme analizi kullanılarak elde edilen ve sunulan kırılganlık eğrileri kullanılarak tünel güzergahlarındaki bina stoklarının hızlı değerlendirilmesinin mümkün olabileceği belirtilebilir. Geliştirilen kırılganlık eğrileri sayesinde, binalar için hızlı ve pratik değerlendirme yapılarak tünel inşaatı öncesinde zemin veya bina güçlendirme kararları alınabilir, tünel inşaatı sırasında ise riskli yapıların izlenmesi sağlanarak kent içi altyapı projelerinde güvenlik düzeyi arttırılabilir.