Sismik taban yalıtımı ve enerji sönümleyici sistemlerin mimari tasarıma etkileri

Abstract

Yapıları etkileyen sismik kaynaklı etmenlere karşı kuvvetler uygulanması ya da kendi içinde sönümlenmesini içeren ileri teknolojiye sahip malzeme ve sistemler olarak tanımlanabilen sismik kontrol sistemlerinin uygulanma metotlarına sismik kontrol yöntemleri adı verilmektedir. Sismik kontrol yöntemleri, sismik etkilerin yapının kendi dayanımıyla karşı konulmasını esas alan geleneksel sismik tasarım yöntemlerine alternatif oluşturmaktadır. Dünyada ve ülkemizde giderek yaygınlaşan sismik kontrol yöntemleri yeni, mevcut ve tarihi binaların kullanışlılığına katkı sağlarken fazladan yapısal gereksinimlerin de önüne geçmektedir. Öte yandan bir yapısal sistem kararı olarak öne çıkan sismik kontrol yöntemlerinin mimari tasarıma ilişkin de birçok etkisi olduğu gözlenmiştir. Çalışmada öncelikle geleneksel sismik tasarım yaklaşımı ve bu sismik anlayışın kavramları olan düzenlilik, dayanıklılık, rijitlik, süneklik ve dayanım fazlalığı incelenmektedir. Geleneksel sismik tasarım anlayışının olumlu ve olumsuz yönleri değerlendirilmekte ve yeni bir tasarım yaklaşımı gereksinimi ortaya konmaktadır. Sonrasında yeni bir sismik tasarım yaklaşımı noktasında karşımıza çıkan modern sismik tasarım amacı ve anlayışı, tarihçesi, form, süreksizlik, hareket, esneklik, cihaz görünümü ve kullanıcı konforu kavramları üzerinden incelenmektedir. Modern sismik tasarım anlayışının olumlu ve olumsuz yönleri değerlendirilmektedir. Modern sismik tasarım anlayışı etkisinde ortaya çıkan sismik kontrol yöntemleri ele alınmaktadır. Sismik kontrol yöntemleri aktif ve pasif sismik kontrol yöntemleri olarak ikiye ayrılmakta daha yaygın uygulanan pasif kontrol yöntemleri ise kendi içinde pasif enerji sönümleyici sistemler ve sismik (taban) yalıtım sistemleri olarak çeşitlenmektedir. Sismik kontrol sistemleri, mekanizmaları, elemanları ve uygulama detayları üzerinden mimari tasarım bağlamında değerlendirilmektedir. Çalışmanın üçüncü bölümünde ulusal ve uluslararası şartnameler taranmakta, özellikle ABD, Avrupa, Japonya, Yeni Zelanda ve Türkiye yapısal kodları incelenmektedir. ABD'den Federal Acil Durum Yönetim Kurumu (Federal Emergency Management Agency-FEMA), Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği (American Society of Civil Engineers-ASCE) ve Kaliforniya Yapısal Mühendisler Derneği (The Structural Engineers Association of California - SEAOC) Mavi Kitap; Avrupa'dan Eurocode 8; Japonya'dan Japonya Bina Standartları Yasası (Building Standard Law - BSL), Japonya Mimari Enstitüsü (Architectural Institute of Japan - AIJ) ve Japonya Mimarlar Enstitüsü ve Japonya Asismik Güvenlik Örgütü (Japan Aseismic Safety Organization - JASO); Yeni Zelanda'dan Yeni Zelanda Deprem Mühendisliği Derneği (New Zealand Society for Earthquake Engineering – NZSEE 2019) ve güncel Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY 2018) yönetmeliklerinde, sismik kontrol kullanımında mimari tasarıma yönelik hususların öncelikle mevcudiyeti araştırılmış ve irdelenmiştir. İncelenen şartnamelerde çoğu ülke için yapısal kararların ön planda olduğu, mimari tasarıma yönelik bilgilerin ise sınırlı olduğu gözlenmiştir. Geleneksel sismik tasarım anlayışına dayanan yapısal şartnameler, yapıların hasar nedeniyle kullanılamadığı süreyi ve ekonomik kayıplarını etkileyen yönlerini kapsamamaktadır. Yapısal şartnamelerin odak noktası, binaların göçmesini önlemek ve can güvenliği performans seviyesi sunmak üzerinedir. Yönetmeliklerde yapıya bağlı veya yapı içindeki elemanların korunacağının bir garantisi olmamaktadır. Dolayısıyla olası bir sismik etkide yapı kullanımı işlevsel kesintiye uğrayabilmektedir. Buna karşılık modern sismik tasarım anlayışı ve buna bağlı sismik koruma yöntemleri ile binalarda performans seviyesi kesintisiz kullanım seviyesine yükselmekte ve bina içi ve çevresi önemli yapısal ve yapısal olmayan eleman ve değerlerin korunması sağlanmaktadır. Öte yandan bina kullanıcı ve çevre kullanıcılarında yaralanma ve psikolojik etki riskleri azalmakta, bina kullanımına kesintisiz devam edilebilmekte bu sayede deprem sonrası iyileştirme ya da yeniden bina üretimi konuları ortadan kalkmakta dolayısıyla karbon ayak izine olumsuz etki azalmakta ve sürdürülebilirliğe katkı sağlanmaktadır. Çalışmanın dördüncü bölümünde modern sismik kontrol ve mimari tasarım esasları yeni, mevcut ve tarihi binalar özelinde incelenmektedir. Modern sismik tasarım anlayışı kavramları olarak belirlenen form, süreksizlik, hareket, esneklik, cihaz görünümü ve kullanıcı konforunun ayrı ayrı ve bir araya geldiklerinde yeni, mevcut ve tarihi binalarda mimari tasarıma etkileri açıklandıktan sonra dünyada ve Türkiye'de yer alan örnek projeler üzerinden mimari tasarım etkileri değerlendirilmektedir. Bu kısmın sonunda dünyada ve ülkemizde en yaygın kullanılan sismik kontrol yöntemlerinden olan taban yalıtımı ve enerji sönümleyici sistemler bağlamında yeni, mevcut ve tarihi binalarda mimari tasarım; sismik cihaz-bina formu ilişkisi, planlama ve konum, mimari detaylar, estetik ve kullanıcı konforu başlıkları altında değerlendirilmekte ve sismik kontrol yöntemlerinin kullanımına yönelik mimarlara/tasarımcılara/ uygulayıcılara/restoratörlere öneriler sunulmaktadır. Çalışmanın son bölümünde genel bir değerlendirme yapılmakta ve çalışmanın amaçları, hedefleri, günümüz ve gelecek için önemi aktarılmaktadır. Tez çalışması, literatür taraması, ulusal ve uluslararası yönetmelik ve standart araştırması ve yarı yapılandırılmış görüşme araştırma yöntemleri uygulanarak sismik tasarım anlayışının mimari tasarıma etkileri üzerine akademik bir çalışma sunmayı amaçlamaktadır. Öte yandan çalışma, bu alandaki öncü değişiklikleri mimari tasarım özelinde mimarlara/tasarımcılara/uygulayıcılara/restoratörlere olası problemler ve çözümler bağlamında aktarmayı hedeflemektedir. Çalışmanın ana hedeflerinden bir diğeri de mimarlara sismik kontrol yöntemleri bağlamında mimari tasarım hakkında bir el kitabı sunmaktır.