Deprem etkisindeki betonarme bir yapıda meydana gelen toptan göçme durumunun incelenmesi: 30 ekim 2020 İzmir depremi örneği

Abstract

Dünyada ve ülkemizde sismik olarak birçok aktif bölge bulunmaktadır. Bu bölgelerde modern tasarım hükümlerine uygun olarak tasarlanmayan ve inşa edilmeyen çok sayıda betonarme bina bulunmaktadır. Yakın geçmişte meydana gelen depremler sonucunda bu tür yapılarda büyük zararlar görülmüştür. Ayrıca, depremlerden sonra yerinde yapılan inceleme ve gözlemlerde bu yapılarda kullanılan beton ve donatı kalitesinin son derece düşük olduğu belirtilmiştir. Bütün bu olumsuz durumların bir sonucu olarak bu tür yapılar düşük yanal yer değiştirme kapasiteleri ve güçlü yer hareketleri sırasında kesme dayanımındaki hızlı düşüş nedeniyle kısmi veya toptan göçmeye karşı hassastır. Tipik olarak, bu tür binalardaki kolonlar, tersinir yükleme altında yeterli dayanım ve sünekliğe sahip değildir. Bu yüzden gevrek kesme kırılması ve eksenel yük taşıma kapasitesinde kayıp yaşar. Deprem hasarına karşı hassasiyeti değerlendirmek ve gereken güçlendirme seviyesine karar vermek için, dayanım ve deformasyon kapasitesi açısından kolonların beklenen davranışı değerlendirilmelidir. Bu, eksenel, eğilme ve kesme davranışıyla ilişkili tüm olası göçme mekanizmalarını göz önünde bulundurarak yük-deformasyon tepkisini tahmin ederek elde edilebilir. Gelişen bilgisayar teknolojisi ve yapı mühendisliği alanında yapılan çalışmalar kolonlarda kesme ve eğilme davranışının birlikte değerlendirilmesini daha gerçekçi bir yaklaşımla olanaklı kılar. Bu nedenden ötürü tez kapsamında yapı ve deprem mühendisliğindeki en güncel çalışmaları içeren TBDY 2018 yönetmeliği esasları referans alınarak 1975 Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmeliğe göre tasarlanmış ve toptan göçme durumunda olan betonarme bir binanın performans analizi yapılmıştır. Bu tez çalışmasında ele alınan yapı 30 Ekim 2020 İzmir Depreminde hasar alan bir sitenin toptan göçen bir bloğudur. Taşıyıcı sistemi perde ve çerçevelerden oluşan 7 katlı betonarme yapının TBDY 2018'de belirtilen kriterler ışığında yapılan performans değerlendirmesi sonucunda göçme durumuna gelmesine sebebiyet veren durumlar araştırılmıştır. Toplam dört ana bölümden oluşmakta olan tez kapsamında ilk bölümünde dünyanın sismik olarak aktif bölgelerinde kolon eksenel ve kesme kapasitelerinden ötürü hasar almış birçok yapı örneği verilmiştir ve ülkemizde meydana gelen şiddetli depremler sonucunda meydana gelen can kayıpları tablo halinde özetlenmiştir. İkinci bölümde, TBDY 2018 içerisinde belirtilen plastik mafsal hipotezi kavramı detaylı bir şekilde açıklanarak yapılan deneysel çalışmalar sonucu elde edilen sayısal formüller özet halinde verilmiştir. Ardından TBDY 2018 içerisinde yer almayan ama tezimizde değindiğimiz konunun altyapısını oluşturan, kolonlar için faklı davranış durumlarının birlikte modellenmesi hakkında yapılan deneysel ve sayısal çalışmalar özet halinde sunulmuştur. Üçüncü bölümde, TBDY 2018 Bölüm 5'te mevcut binaların deprem etkileri sonucu davranışının belirlenmesinde esas alınacak hesap ilkeleri belirtilmiştir. Yönetmelik ilkelerine göre mevcut binaların değerlendirilmesi için malzeme bilgilerinin alınması, yapı elemanlarının hasar sınırlarının belirlenmesi ve yapının analiz edileceği hesap yöntemine dair temel adımlar sunulmuştur. Ardından taşıyıcı sistemi perde ve çerçevelerden oluşan 7 katlı betonarme yapının statik itme analizi yapılarak kendi yapıldığı dönemdeki yönetmeliğe göre belirlenen deprem kuvvetini karşılayıp karşılayamadığı belirlenmiştir. Son olarak bu binada zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemine göre performans analizi yapılmıştır. Fakat bu adımda yönetmeliğin şartlarına uygun 11 deprem kayıt takımı kullanılmamış olup sadece 30 Ekim 2020 İzmir Depremi sırasında 3513 Bayraklı ivme istasyonundan alınan ivme kayıtları kullanılmıştır. Yapılan analizler ışığında elde edilen sistem ve eleman bazında sonuçlar belirtilerek bu bölüm tamamlanmıştır. Dördüncü ve son bölümde ise elde edilen sonuçlar ve öneriler açıklanmıştır. Bu tez çalışması kapsamında yapılan zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz sonucunda betonarme kolon ve perde elemanlarının yeterince plastik davranış gösteremediği ortaya çıkmıştır. Yapılan statik itme analizi sonuçlarından yola çıkarak binada toplam perde kesme kapasitelerinin diğer doğrultudaki toplam kolon kesme kapasitelerinden daha az olduğu görülmüştür. Bu durum deprem sırasında göçmenin perde elemanlardan başladığını ve daha sonra tüm binanın toptan göçmesine sebep olduğunu göstermektedir. Elde edilen sonuçlara dayanarak kolon ve perde elemanlarda faklı davranış durumlarının birlikte modellenmesinin ve mevcut yönetmelik içerisinde bu konuların yer almasının mevcut binaların göçme durumlarının daha iyi anlaşılması için etkili bir yöntem olacağı sonucuna varılmıştır.