Strategies for seismic risk mitigation by considering economic criteria on a regional basis

Abstract

Türkiye'de 1960'lı yıllara kadar %30'un altında olan kentsel nüfus oranı, bu dönemden itibaren yaşanan göçlerle başlamış, bu artış 70'li yıllarla birlikte doruğa ulaşmıştır. Kentlerde bu süreçte artan barınma talebine karşılık verecek miktarda konut bulunmaması hızlı ve kontrolsüz bir yapılaşmayı beraberinde getirmiş, birçok konut türü bina mühendislik hizmeti almadan ve yapıldıkları dönemde yürürlükte olan deprem ve tasarım yönetmeliklerine uyulmadan üretilmiştir. Dahası, yönetmeliklere göre tasarlanan binalar çoğu zaman tasarım projelerine ve dikkate alınan malzeme standartlarına uyulmadan, kötü işçilikle üretilmiştir. Aktif bir deprem kuşağında yer alan ülkemizde geçmişten beri yerleşim birimleri depremler sebebiyle önemli kayıplar yaşamış olsa da 1999 yılında Marmara Bölgesi'nde gerçekleşen Kocaeli ve Düzce depremlerinin ağır sonuçlarıyla karşılaşılana kadar ülkede deprem farkındalığı yeterince oluşmamış, 2001 yılında Yapı Denetim Kanunu yürürlüğe girene kadar bir denetim mekanizması işlememiştir. Bu dönem sonrasında ise denetim mekanizmasının kurulması, 1999 depremlerinin sağladığı bilinçlenme, malzeme teknolojisindeki gelişmeler, deprem mühendisliği alanındaki bilgi birikiminin ilerlemesi gibi sebeplerle inşa edilen binaların deprem güvenliklerinde gözle görülür bir artış gerçekleşmiştir. Ancak İstanbul'da mevcut bulunan binaların %68'i 2000 yılı öncesinde inşa edilmiştir. Bu binaların büyük bir çoğunluğu; 1972 Deprem Bölgeleri Haritasında ikinci derece deprem bölgesine ait taleple tasarlandığı ve bahsedilen eksikliklere sahip olduklarından, günümüzde yürürlükte olan 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği veya 2019 Riskli Bina Tespit Esaslarına göre incelenmeleri sonucunda Riskli ya da Göçme Bölgesinde çıkmaları olasıdır. Ancak bilinmektedir ki günümüzde yeterli deprem güvenliğini sağlayamadığı düşünülse de eski yönetmeliklere uygun yapılan binalar, geçmiş depremlerde can güvenliğini sağlamayı başarabilmiştir. Bunun yanında, İstanbul gibi büyük kentlerde bulunan yüz binlerce 2000 yılı öncesi inşa edilmiş binayı mevcut yönetmeliklere göre detaylı mühendislik incelemesine tabi tutmak zaman ve ekonomi kriterlerine göre verimli gözükmemektedir. Gelecekte İstanbul'u etkilemesi olası bir depremde can ve mal kayıplarının en aza indirilmesi ve risk azaltma çalışmalarında kaynakların en verimli şekilde değerlendirilebilmesi için söz konusu görece yüksek riskli bina stokunun yapısal olarak hızlı, mekanik ve tutarlılığı yüksek bir yöntemle incelenmesi ve incelenen binaların sınıflandırılarak bir triyaj sistemine tabi tutulması gerekmektedir. İstanbul Deprem Master Planı (2003) bu doğrultuda kademeli bir değerlendirme yaklaşımı tanımlamış; bahse konu bina stokunun tamamına yakını hakkında alınacak kararın, binaların içerisinden taşıyıcı sistem bilgilerinin toplandığı ve mekanik hesaplamalar yapılan ikinci kademe değerlendirme aşamasında alınması gerektiği, kritik öneme sahip olan ya da performans olarak gri bölgede kalan binalarda ancak daha ayrıntılı bir inceleme çalışması yapılmasının uygun olacağı belirtilmiştir. Bu ihtiyaçlar doğrultusunda İstanbul genelinde gerçekleştirilecek yaygın bina inceleme çalışmalarında kullanılmak üzere, 5 adet ikinci kademe, 3 adet ise birinci kademe sokak taraması yöntemi pilot bir çalışmayla incelenmiştir. Seçilen yöntemlerin tutarlılığı, ayrıntılı olarak yürürlükteki deprem yönetmeliklerine göre incelenmiş binaların sonuçlarıyla karşılaştırılarak tespit edilmiş, bu çalışmalar tezin 2. bölümünde derlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda hız, tutarlılık ve ekonomiklik bakımından en verimli yöntem olarak, yönetmelik tabanlı değerlendirme yaklaşımına sahip olan PERA2019 yöntemi seçilmiştir. Yapılan analizler sonucunda 615,000 1-10 katlı betonarme binanın 2'şer mühendisten oluşan 100 ekiple seçilen yönteme göre incelenmesinin 4.4 yıl süreceği ve bu çalışmanın Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine göre bu binaların incelenmesi maliyetinin %3'üne mal olacağı görülmüştür. Çalışmanın aynı ekip miktarıyla Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine uygun bir şekilde tamamlanabilmesi için yaklaşık 147 yıllık bir zaman zarfı gerekmektedir. Tezin 3. bölümünde PERA2019 yöntemi, yöntemin artımsal yaklaşımı ve önerilen 5 risk sınıflı derecelendirme sisteminin güvenilirliği deprem hasarlı binalar ve artımsal dinamik analiz sonuçlarıyla karşılaştırılarak belirlenmiştir. Çalışmalar göstermiştir ki yöntem ağır hasarlı ve yıkık binaların tamamını yüksek veya çok yüksek riskli olarak değerlendirmeyi başarmış, hasarsız ve hafif hasarlı binalardaki riski ise genel olarak daha düşük seviyede göstermiştir. Ayrıca artımsal dinamik analizler göstermiştir ki yöntemin bulduğu deprem güvenliği oranı değerleri ve risk sınıfları büyük çoğunlukla ayrıntılı yöntemin sonuçlarıyla uyumlu bulunmuştur. Bunun yanında, bu bölümde incelenen binalar içerisinde 1975 yönetmeliğine göre tasarlanmış olanların, projelerine uygun olarak inşa edilmiş olmaları halinde mevcut durumlarına oranla ortalama 2 kattan fazla deprem güvenliği sağlamış olacağı sonucuna varılmıştır. Bu bilgiler ışığında PERA2019 yöntemi ve belirlenen risk sınıflandırma yaklaşımı İstanbul'un 37 ilçesinde yaklaşık 25000 binaya uygulanmıştır. Uygulanan binalar üzerinden yapılan çıkarımlar 4. bölümde özetlenmiş, saha çalışmaları sonucunda ise binaların tamamına yakınının günümüz yönetmeliklerinin deprem taleplerini karşılayamadığı görülmüştür. Bu bölümde yapılan çalışmalarla, mevcut binaların sınıflandırılması ve risklerinin azaltılmasında, yeni bina tasarımı için talep edilen deprem seviyesi olan Tasarım Depreminin kullanılmasından ziyade, 7.5 büyüklüğündeki Senaryo Depreminin parametrelerinin kullanılması, yaklaşan depreme hazırlık çalışmalarında çok daha etkili bir yaklaşım olarak ön plana çıkmış; Tasarım Depremine göre incelemelerde binaların yaklaşık %80'inin yüksek veya çok yüksek riskli olması nedeniyle problemin çözümsüz bir noktaya geldiği anlaşılmıştır. Ayrıca yapım yıllarına göre binaların durumları incelendiğinde, 1999-2000 yıllarına kadar bina stokunun deprem güvenliği ve yapısal parametrelerinde gözle görülür bir iyileşme tespit edilememiştir. Gerçekleştirilen çalışmalarda yapılan çıkarımlar, incelenen binaların kapsamıyla sınırlı olacağından, bina stokunun geneli hakkında bir görüş elde ederek, risk azaltma stratejilerinin gerçeğe daha yakın şekilde üretilebilmesi adına risk dağılımı ve ekonomik kayıp tahmini çalışmaları, saha çalışmalarından elde edilen veriler ışığında gerçekleştirilmiştir. İlçelerden gelen verilerle her ilçeye has kırılganlık eğrileri, farklı kat sayısına sahip binalar için üretilmiştir. Bu eğriler yardımıyla yaklaşık 580,000 bina üzerinde risk tahmini yapılmıştır. Çalışma sonucunda gelen risk dağılımları, saha çalışmalarıyla paralel olmakla birlikte, Senaryo Depremine göre stokun %19'u çok yüksek riskli, %22'si ise yüksek riskli çıkarken; Tasarım Depremine göre çok yüksek riskli binaların oranı %40, yüksek riskli binaların oranı ise %31 olarak tespit edilmiştir. Tezin son bölümünde fayda/maliyet analizleri tamamlanmıştır. Analizler ışığında yalnızca yıkıp yapma yönteminin maddi olarak kayıp azaltmada yeterince etkili olmadığı belirlenmiştir. Çalışmalar göstermiştir ki optimum sayıdaki binaya kadar binaların riskini azaltmak, deprem öncesi müdahale ve deprem sonrası zarar maliyetlerinin toplamını azaltırken, bu miktardan fazla binaya müdahale ediyor olmak (yıkıp yeniden yapma veya güçlendirme) toplam maliyeti artırmaktadır. Bu husus, yüksek ve çok yüksek riskli bulunan binaların risk azaltma çalışmalarında ilk müdahale edilmesi gerekenler olarak ele alınması, orta ve düşük riskli olarak tespit edilmiş binaların ise çok sonra müdahale edilecek binalar olarak öncelik dışı nitelendirilmesi gerektiğini göstermektedir. Ayrıca, yeniden yapım ile güçlendirme seçeneği arasında maliyet/fayda analizi açısından ciddi getiri farkı tespit edilmiştir. Hem risk azaltma çalışmalarının aciliyeti, hem de problemin boyutları düşünüldüğünde; yüksek veya çok yüksek riskli olup güçlendirilmesi verimli çıkan bütün binaların güçlendirilip, verimli bir şekilde güçlendirilemeyen binaların yeniden yapıldığı hibrit bir stratejide, mevcut durumda 7.5 büyüklüğündeki Senaryo Depreminin gerçekleşmesiyle oluşacak zarara kıyasla %72 seviyesine kadar maliyet azalışı sağlanabilmektedir. Aynı miktarda binanın yeniden yapıldığı senaryo ise ancak %49'luk bir maliyet azalışı yaratacaktır ve bu müdahale stratejisinin uygulama süresinin hibrit stratejiye göre çok daha uzun olacağı tespit edilmiştir. Bu doktora tezi kapsamında yapılan çalışmalar ile yakın gelecekte büyük bir depreme maruz kalma tehlikesi altında bulunan şehirlerde konut stokunun riskinin, tutarlılıktan taviz vermeden en hızlı bir şekilde tespiti için bir yöntemin önerilmesi yapılmış; yasal mevzuattaki bu eksiklik için bir çözüm önerisi yapılmıştır. Ardından günümüzde 2019 Riskli Bina Tespit Esasları ve 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinin barındırmadığı, mevzuatın şartlarını sağlamayan mevcut binaların risk seviyelerine göre önceliklendirilmesi önerilmiş, önerilen artımsal sıralama ve sınıflandırma yöntemlerinin güvenilirliği incelenmiştir. Üretilen çıktılar üzerinden incelemesi yapılan yaklaşık 23,000 binanın verisinden yola çıkarak gerçekleştirilen risk dağılımı ve fayda/maliyet tahminleri ise önerilen önceliklendirme yaklaşımına uyularak yapılacak risk azaltma çalışmalarının en verimli stratejiyi yansıttığını göstermektedir. 6 Şubat 2023 depremleri sonrasında görülmüştür ki bu tezin önerdiği şekilde deprem öncesinde yapılacak müdahaleler, afet kayıplarının önlenmesi açısından kritik öneme sahiptir.