Betonarme bir binanın U şekilli metalik sönümleyiciler ile deprem performansının iyileştirilmesi

Abstract

Mevcut yapı stokundaki betonarme binaların önemli bir bölümü çeşitli nedenlerden dolayı güncel deprem yönetmeliklerinde belirtilen performans seviyelerini sağlayamazlar. Yapının kullanım şeklinin değişmesi, yönetmeliklerin ve deprem tehlike haritalarının güncellenmesi, malzeme dayanım değerlerinin çeşitli dış koşullar nedeni ile düşmesi gibi nedenlerden dolayı mevcut betonarme yapılar güncel yönetmeliklerde belirtilen dayanım, rijitlik ve süneklik koşullarını karşılamayabilir. Bunlara ek olarak sünek olmayan detaylara sahip bir betonarme çerçevenin enerji yutma kapasitesi, çevrimsel yükler altında sınırlı olabilir. Bu türden sakıncalar, mevcut bina stoğunun hızlı bir şekilde güçlendirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Geleneksel güçlendirme (örneğin betonarme sisteme betonarme perde eklenmesi, betonarme elemanların mantolanması vb.) yöntemleri genellikle binaya kapsamlı müdahale gerektirir ve zaman alıcıdır. Bu çalışmada, önerilen güçlendirme yolu olarak bina mimari planına minimum müdahale ile deprem performans seviyesinin arttırılması önerilmektedir. Önerilen güçlendirme sistemi U şekilli çelik sönümleyici, rijit bir çelik kafes eleman ve disk ankrajlardan oluşmaktadır. U şekilli sönümleyici kiriş ortasında bulunan çelik kafes elemanın üstünde konumlandırılmıştır. Sönümleyicinin mevcut betonarme kirişe bağlantısı, özellikle düşük dayanımlı betonlarda kuvvetleri daha iyi aktarmak için özel olarak tasarlanmış disk ankrajlar ile gerçekleştirilmiştir; bilindiği kadarıyla, bu tarz bir uygulama ilk kez bu tez kapsamında ele alınmaktadır. Önerilen güçlendirme modelinin etkinliğinin araştırılması amacı ile 6 Şubat 2023 tarihinde Kahramanmaraş (Nurdağı ve Ekinözü) depremlerinde (Mw=7.9 ve Mw=7.8) hasar alan betonarme bir konut binası kapsamlı bir biçimde ele alınmıştır. Konut binasında deprem sonucu oluşan hasarın tespit edilebilmesi için bina tez yürütücüsü tarafından yerinde incelenmiştir. Yapılan saha ziyareti sonucunda taşıyıcı sistem elemanlarında herhangi bir ciddi hasar gözlemlenmezken, yapısal olmayan elemanlarda ileri seviye hasar tespit edilmiştir. Bu yoğun hasarın açıklanabilmesi amacıyla çalışmanın devamında mevcut bina, zaman tanım alanında analiz yöntemi ile değerlendirilmiş olup analiz sonucunda binada oluşan hasar durumu ile saha ziyaretinde tespit edilen hasar durumunun birbiri ile tutarlı sonuçlar verdiği görülmüştür. Çalışma kapsamında mevcut bina için önerilen güçlendirme modelinin uygulanması durumunda göreli kat ötelemesi oranının 1/150 (%0.67) değerini aşmayacağı gösterilmiştir; bu değer, Japonya'da bu türden güçlendirmelerde sıkça kabul gören bir tasarım hedefidir. Çalışma sonucunda güçlendirilmiş binanın göreli kat öteleme oranı azalmış ve taşıyıcı sistem elemanlarının depreme karşı performansının iyileştiği gözlemlenmiştir.