Mevcut betonarme binaların burkulması önlenmiş çaprazlar (BÖÇ) ile davranış kontrollü güçlendirilmesi

Abstract

Son yıllarda ülkemizde (Kocaeli-17.08.1999, Düzce-12.11.1999, Van-23.10.2011) ve dünyada (Northridge-17.01.1994, Kobe-16.01.1995, Jiji-21.09.1999, Sumatra-26.12.2004, Sichuan-12.05.2008, Haichi-12.01.2010, Doğu Japonya-11.03.2011) meydana gelen depremler oluşturdukları yıkıcı etki nedeniyle büyük can ve mal kayıplarına yol açmıştır. Japonya ve Türkiye gibi sismik etkilerin yüksek olduğu bölgelerde, depreme hazırlıklı olmak yalnızca depreme dayanıklı yeni binalar inşa etmekle mümkün olamamakta, mevcut yapıların depreme karşı güçlendirilmesini ve güçlendirmede yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektirmektedir. Tez kapsamındaki çalışmalar Japonya'da bulunan Tokyo Institute of Technology, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Nippon Steel & Sumikin Engineering Co.'nun ortak olduğu bir proje ve disiplinlerarası perspektifte gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de de yapı stokunun büyük bölümünü oluşturan betonarme yapıların geçmiş depremlerde beklenen performansı gösterememesi yeni yapısal çözümlerin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. Özellikle Japonya'da davranış kontrollü güçlendirme ve tasarım kavramı ile ilgili önemli araştırmalar gerçekleştirilmektedir. Dolayısıyla, Japonya ve Türkiye gibi ülkelerde ekonomik ve etkili güçlendirme yöntemlerine olan ihtiyaç yüksektir. Mevcut betonarme yapılar yetersiz yanal rijitlik, süneklik, dayanım ve düşük enerji yutma kapasiteleri sebebiyle depremde hasar görmektedir. Özellikle hastane ve okullar gibi kamu binalarının büyük kısmı ülkemizde betonarme olarak üretilmiş olup deprem güvenliği istenen performansı sağlamaktan uzaktır. Bu tür mevcut betonarme yapıların geleneksel yöntemler ile (betonarme perde eklenmesi, betonarme mantolama, çelik ceketleme ve çapraz eklenmesi) güçlendirilmesi mümkün olsa bile davranış kontrollü güçlendirme teknikleri özellikle Japonya'da yönetmeliklerde yer almakta ve daha etkin çözümlere imkân sağlamaktadır. Yapı mühendisliğinde dayanıma göre tasarım ve davranış kontrollü tasarım arasında önemli farklar bulunmaktadır. Mekanik bir sönümleyici türü olan BÖÇ'ler deprem tesiriyle tekrarlı çevrimsel yükleme etkisinde kaldıklarında basınç ve çekme durumlarında dengeli, dolu histeretik çevrimler oluşturarak yüksek miktarda enerji yutabilirler. Metalik esaslı bir sönümleyici olan BÖÇ'lerin kullanılarak hasar dağılımının takip edilmesi, yutulan enerji miktarının dayanıma göre tasarıma oranla arttırılması hedeflenmektedir. Proje ortağı olan Tokyo Institute of Technology BÖÇ'lerin tasarımı ve uygulama esasları konusunda yüksek birikime sahiptir. Diğer proje ortağı Nippon Steel & Sumikin Engineering Co. olabildiğince dünyadaki önemli BÖÇ üreticilerindendir. BÖÇ kullanılarak gerçekleştirilen davranış kontrollü güçlendirme tekniğinde amaç mevcut yapının taşıyıcı sistem elemanlarının elastik bölgede kalması hasarın BÖÇ'lerde toplanmasıdır. BÖÇ'ler mevcut çelik ya da betonarme binalarda da dayanım, rijitlik ya da sünekliğin arttırılmasını hedefleyen güçlendirmelerde kullanılabilir. Geleneksel güçlendirme yöntemlerine göre davranış kontrollü güçlendirmenin önemli üstünlükleri vardır. BÖÇ'lerin kullanıldığı davranış kontrollü güçlendirmede mimari işlevsellik bozulmaz ve yerinde montajı kolaydır. Ayrıca gün ışığı ve aydınlatma gibi çevre kontrolü unsurlarının sağlanmasında yararlıdır. Geleneksel betonarme perde ile güçlendirmeye göre daha hafiftir ve yapının rijitlik ve süneklik düzeyi projeye özgün biçimde oluşturulabilir.