Bingöl ili şehir merkezindeki binalarda deprem performansı, yapısal riskler ve kayıpların incelenmesi

Abstract

Türkiye bir deprem ülkesidir. Sınırları içerisinde Dünya'da bir çok araştırmacının ilgisini çeken aktif faylar mevcuttur. Geçmişten günümüze kadar Kuzey Anadolu Fay Zonu(KAFZ) ve Doğu Anadolu Fay Zonu(DAFZ) yüksek sismisitesi nedeniyle ülkenin büyük bir bölümünü tehdit eden depremler üretmiştir. 1939 Erzincan Depremi, 1971 Bingöl Depremi, 1992 Erzincan Depremi, 1999 Gölcük Depremleri, 2003 Bingöl Depremi, 2020 Elazığ Depremi ve 2023 yılında meydana gelen Kahramanmaraş Depremleri bu faylar üzerinde meydana gelmiş önemli depremlerdir. Bu depremlerde depremin etkilediği bölgelerdeki yapılar büyük hasarlar görmüş ve yapısal hasar kaynaklı can kayıpları olmuştur. Can kayıplarının yanında deprem kaynaklı hasarlar nedeniyle ciddi maddi kayıplar da meydana gelmiştir. Maddi ve manevi kayıplar, ülkemizde gelecekte meydana gelmesi muhtemel depremlere hazırlıklı olmamız gerektiğini göstermiştir. Aktif fayların büyük bir bölümünü sınırları içerisinde bulunduran Doğu Anadolu Bölgesi, ülkemizin depremler nedeniyle zarar gören bölgelerin başında gelmektedir. Bingöl ili, Doğu Anadolu Bölgesinde KAFZ ve DAFZ'nın kesiştiği ve bu fay zonlarının başlangıcı olan noktaları sınırları içerisinde bulundurması nedeniyle deprem tehlikesi ve deprem risklerinin değerlendirilmesi açısından öncelikli şehirlerden biridir. Literatürdeki bilgilerden yola çıkılarak güneyinde ve kuzeyinde sismik boşluklar bulunmaktadır. Bu sismik boşluklarda depremlerin olması Bingöl ili şehir merkezini doğrudan etkilemesi beklenmektedir. Bu sismik boşluklarda meydana gelmesi muhtemel depremlere hazırlıklı olunması gerekmektedir. Olası depremler sırasında yapıların nasıl davranacağı, yapıların hasar görebilirliklerinin belirlenmesi ve meydana gelebilecek kayıpların değerlendirilmesi amacıyla bu tez çalışması hazırlanmıştır. Tez çalışması hazırlanırken ilk olarak şehrin zemin özellikleri ve çalışmada kullanılacak enerji odaklı parametreler elde edilmiştir. Dayanım odaklı deprem parametrelerine bir alternatif olacak şekilde depremin en büyük tepkisinin yanında depremin süresini de dikkate alan enerji parametreleri bu çalışmada elde edilmiş, enerji odaklı spektrumlar ile dayanım odaklı spektrumlar karşılaştırılmıştır. Çalışma kapsamında, giriş enerjisine eşdeğer ivme parametresi geliştirilerek depremin etkili süresini dikkate alan efektif enerji parametreleri önerilmiştir. Bu parametreler literatürde kullanılan enerji parametrelerine alternatif olacağının yanında dayanım odaklı parametrelere de alternatif deprem parametreleridir. Efektif yaklaşım ile yapısal analizlerdeki iş gücü ve zaman kaybının en aza indirgenebileceği görülmüştür. Bu çalışmanın devamında çalışma sahası olarak deprem riskinin yüksek olduğu Bingöl ili belirlenmiş ve şehirdeki konut yapı stoku envanteri çıkarılmıştır. Bu aşamada sokak taramasından elde edilen yapısal veriler ile değerlendirme yapılmış ve yapılar olumsuzluk parametrelerine göre sınıflandırılmıştır. Sokak taraması yöntemi sonuçlarına göre düşük performans puanına sahip binaların Bingöl ili şehir merkezindeki yaşlı yapı stokuna sahip mahallelerde olduğu belirlenmiştir. Sonrasında, sokak taraması sonucunda riskli olarak belirlenen 32 binanın lineer olmayan zaman tanım alanındaki analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, Bingöl ilinin depremselliğini ve fay mekanizmasını yansıtacak 36 adet deprem kayıdı seçilmiş ve analizlerde kullanılmıştır. Ayrıca bina modellemeleri temin edilen yapı projeleri yardımıyla gerçekleştirilmiş ve malzeme özellikleri tanımlanmıştır. Üçüncü aşamada ise kırılganlık eğrileri geliştirebilmek için şiddet ölçüsü, hasar limitleri ve hasar durumları dayanım ve enerji odaklı olmak üzere 4 deprem parametresi üzerinden belirlenmiştir. Çalışmada dikkate alınan spektral ivme parametresi ve enerji odaklı Ai ve Aa parametreleri yapıların 1.moduna ait periyot değerleri üzerinden elde edilmiştir.Hasar sınıflarının ve seviyelerinin belirlenmesi aşamasında mühendislik parametresi olarak literatürden farklı bir şekilde analizlerden elde edilen plastik mafsal verileri değerlendirmeye alınmıştır. Yapısal analizler sonucunda elde edilen plastik mafsal yüzdeleri kolon ve kiriş elemanlarda meydana gelen plastik mafsalların % cinsinden değerleri dikkate alınarak kullanılmıştır. Kırılganlık eğrilerinden elde edilen veriler yorumlanmıştır. Elde edilen kırılganlık eğrileri 2 farklı yaklaşımla gruplandırılmış, bu gruplandırmalardan biri incelenen her binanın kırılganlık eğrisinin dağılımına göre yapılırken, diğer gruplandırma ise incelenen yapılarda gözlemlenen yapısal olumsuzluk durumlarına göre gruplandırılmıştır. Bu kırılganlık eğrileri alt sınıflara ayrılarak Bingöl ilindeki yapıların davranışını yansıtan hasar görebilirlik eğrileri olduğu görülmüştür. Kırılganlık eğrileri ve azalım ilişkileri kullanılarak 3 farklı senaryo deprem durumu için Bingöl ili kayıp değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. Kayıp değerlendirmesi sonuçlarına göre, depremin günün hangi saatinde meydana geleceği, senaryo depremlerin inceleme sahasına olan mesafesi ve deprem parametrelerinin değerlerinin yükselmesi meydana gelecek can ve mal kayıplarını etkilemektedir. İncelenen senaryo depremlerden Palu senaryo depremine göre en yüksek can ve mal kayıpları meydana geldiği görülmüş, ekonomik kayıpların çok yüksek değerler aldığı belirlenmiştir. Yedisu depremi değerlendirilen kayıpların tamamı için en düşük değerleri verirken Palu senaryo depremi en yüksek kayıp değerleri vermiştir. İncelenen 4 deprem parametresinden Sa parametresi en yüksek kayıp değerlerini verirken pga parametresi yapısal özelliklerden etkilenmemesi nedeniyle en düşük değerleri vermiştir. Ayrıca incelenen yapı stokundaki yapı periyotları arttıkça kayıplar azalmaktadır. Depremin gece meydana gelmesinin gündüz meydana gelmesine göre daha yüksek kayıplar meydana getireceği görülmüştür. Kayıp değerlendirmesi sonuçlarının değerlendirme aşamasındaki yapı stoku ve senaryo deprem durumlardan önemli şekilde etkilendiği görülmüştür. Çalışmanın başlangıcında önerilen enerji odaklı deprem parametrelerinin günümüzde kullanılan dayanım odaklı parametrelere iyi bir alternatif olacağı net bir şekilde görülmüştür. Deprem parametreleri üzerinden yapılan değerlendirmede genel olarak diğer çalışmalardan farklı bir şekilde enerji odaklı deprem parametreleri pga parametresinden daha yüksek Sa parametresinden daha düşük değerler alarak ortalama değerleri vermektedir. Parametreler içerisinde optimum değerler alması deprem davranışından enerji odaklı parametrelerin daha iyi etkilendiğini ve sonuçları yansıtmada daha güçlü olduğunu göstermektedir. Ayrıca, enerji odaklı parametrelerin kırılganlık eğrilerinde dayanım odaklı parametrelere paralel sonuçlar vermesi hasar görebilirlik açısından da iyi bir alternatif olduğunu göstermiştir. Sonuçlar incelenmiş, elde edilen sonuçlar gerekçeleriyle irdelenmiştir.