Betonarme Yapıların Deprem Davranışı
Betonarme Yapıların Deprem Davranışı ve Önemi
Uzmanlar bu bilgilendirici metinde ülkemizde sıkça kullanılan betonarme yapıların sorunlarını ele alıyor. Özellikle son on yıl içindeki depremlerde meydana gelen büyük can ve mal kayıplarına dikkat çekiyorlar. Depremlerde göçme ve hasarın betonarme yapılardan kaynaklandığı konuları üzerinde tartışıyorlar. Ayrıca bu sorunları önlemek için alınabilecek tedbirleri belirtiyorlar. Depremlerde yıkılan veya ağır hasar alan yapıların sayısının oldukça fazla olması gerçektir. Bununla birlikte uzmanlar betonarmenin depreme dayanıklılığının sorgulanmasının doğru olmadığını ifade ediyorlar. Gerçekte sorunun tasarım aşamasında ve özellikle yapım sırasında yapılan hatalardan kaynaklandığını öne çıkartırlar. Olumsuz davranışın kökenine vurgu yapıyorlar. Yıkılan yapıların hiçbirinde ekibin yönetmelikte belirtilen koşullara uymadığını belirtiyorlar. Bununla birlikte mevcut yönetmeliklere uygun olarak oluşturulan betonarme yapıların sağlıklı bir davranış sergileyeceğini vurguluyorlar.
Son yıllarda ülkemizde meydana gelen büyük depremler halk arasında haklı bir endişeye sebep olmaktadır. Kuşkusuz bu depremlerde birçok betonarme binanın yıkıldığı veya ağır hasar gördüğü görülmektedir. Bu olumsuz tablo bazı insanların betonun deprem bölgelerinde uygun bir malzeme olup olmadığını sorgulamasına yol açar. Hatta uzman olmayan kişiler yanlış genellemelere vararak “betonarme yapılar depreme dayanıksızdır” gibi ifadeler kullanabilmektedir. Ancak inşaat mühendisleri bu söylemlerin gerçekleri yansıtmadığını vurgulamaktadır. Sorunun aslında betonarme malzemede değil yanlış tasarımda ve uygulamada olduğunu belirtirler. Betonarme yapıların deprem davranışı önemlidir. Çünkü doğru bilgi yanlış anlaşılmaları engeller.
Deprem Mühendisliğinin Temel Kavramları
Betonarme yapıların deprem davranışı çeşitli mühendislik prensiplerine dayanmaktadır. Yapıların zarar görmesiyle ilgili temel konuları anlamak esastır. Süneklik ve rijitlik gibi terimler binaların depremdeki davranışını tanımlar. Mühendisler bu prensiplere göre tasarım yaparlar. Hedef, binaların deprem sırasındaki kontrollü hareketini sağlamaktır. Enerjiyi sönümleyerek güvende kalmasını sağlamaktır. Bu temel kavramlar günümüzdeki deprem yönetmeliklerinin temelini oluşturur.
Süneklik ve Gevrek Kırılma
Mühendisler depreme dayanıklı tasarımlarda esnekliği hedefler. Daha açık bir ifadeyle söylemek gerekirse esneklik, malzemenin büyük şekil değiştirmeden bükülebilme yeteneğidir. Bu esnek yapılar deprem sırasında sallanarak enerjiyi emer ve ayakta kalabilmektedir. Çünkü gevrek kırılma ise, malzemenin aniden şekil değiştirmeden parçalanmasıdır. Camın kırılması bu kırılgan davranışın bir örneğidir. Amacımız betonarme yapıların kırılgan değil esnek bir şekilde davranmasını sağlamaktadır. Sonuç olarak bu durum taşıma sisteminin tamamen çökmesini engelleyerek can güvenliğini sağlar. Çelik donatı betona bu esneklik özelliğini kazandıran en önemli bileşendir. Doğru detaylandırılmış donatı betonun sağlam bir şekilde dağılmasını engeller.
Rijitlik ve Periyot
Yapının rijitliği yatay yüklere karşı direncini ifade eder. Daha rijit bir yapı deprem sırasında daha az sallanır ve yer değiştirir. Doğal periyot ise yapının bir tam salınımını tamamlama süresidir. Rijit yapılar kısa periyotlarla karakterize edilirken esnek yapılar uzun periyotlar gösterir. Mühendisler yapının periyodunu zeminin periyoduyla karşılaştırarak analiz ederler. Eğer iki periyot çakışırsa rezonans adı verilen tehlikeli bir durum meydana gelir. Yapının salınımı katlanarak artar. Mühendisler bu sebeple tasarımlarında rezonansı önlemeye çalışıyorlar.
Betonarmeyi Üstün Kılan Özellikler
Betonarme ya da donatılı beton, yapı mühendisliğinde bir devrim niteliği taşıyor. Mühendislere yeni olanaklar sunar. Düşük maliyetinin yanı sıra istenilen şekillerde kolayca üretilebilmesi önemlidir. Bu yeni malzeme bu nedenle oldukça popüler hale gelmiştir. Mimarlar ve mühendisler genellikle betonarmeyi tercih etmektedir. Çünkü betonarmenin çelik ve betonun zayıflıklarını giderdiği görülmektedir. Çelik donatının betona sunduğu dayanıklılık ve süneklik ile çelikteki zayıflıkların beton sayesinde kapatılması sağlanır. Ayrıca yangın ve korozyona karşı hassas olan çeliği korumak için aslında çeliği tamamen kaplayan bir beton tabakası mevcuttur. Betondaki kopma direncini ve esnekliğini artırmak için kullanılan çelik donatılar vardır. Böylece hem basınca hem de çekmeye karşı direnci artırılmış bir kompozit malzeme elde edilir.
Betonarme Yapıların Deprem Davranışı: Monolitik Yapı ve Bağlantı Avantajı
Çelik ve ahşap yapılar ile önüretimli yapıların depreme karşı en hassas bölgeleri birleşim noktalarıdır. ABD ve Japonya’daki depremlerde çelik yapıların hasarlarının çoğu bu birleşim noktalarında meydana gelmektedir. Ülkemizde de Ceyhan, Marmara ve Düzce depremlerinde önüretimli endüstriyel yapıların hasar görmesi önemli bir sorun olmuştur. Bağlantıların yetersiz olması bu yapıların zarar görmesine sebep olmuştur. Betonarme inşaat ise yerinde döküm bir yapı sağlar. Diğer sistemlerdeki zayıf bağlantı sorunlarına sahip değildir. Depreme dayanıklılığı açısından betonarme malzemesini diğer malzemelerden üstün kılan en önemli özelliktir. Kesinlikle mühendisler bu önemli avantajdan yararlanmak için yapıları yönetmeliklere uygun tasarlar. Aynı zamanda detaylandırır ve doğru bir şekilde uygular.
Betonarme Yapıların Deprem Davranışı: Sargı Donatısının Süneklik Etkisi
Betonun kapalı etriye ile sarılması ona önemli bir özellik kazandırır. Bu işlem betona yüksek bir süneklik düzeyi verir. Yani malzemeyi kırmadan şekil değiştirme yeteneği sağlar demektir. Deprem anında sünek bir yapı enerjiyi kontrol altında tutarak ayakta kalabilmektedir. Gevrek bir yapı ise ani olarak kırılarak yıkılmaktadır. Düzenli ve detaylı etriye kullanımı kolonun beton çekirdeğini bir arada tutar. Deprem sırasında dışarı doğru patlamasını önler. Bu sayede elemanın çok yüksek eksenel yükler altında zorlanmadığı durumlarda yeterli enerji tüketimi sağlanır. Bu da betonarme yapıların deprem davranışı açısından önemli bir mekanizmadır.
Depreme Dayanıklı Tasarımın Üç Altın Kuralı
Ülkemizde olduğu gibi depreme yüksek riskli ülkelerde yapılan yapıların en önemli özelliklerinden biri depreme dayanıklı olmasıdır. Mühendisler depreme karşı dayanıklı bir yapı tasarlarken üç temel koşulu yerine getirmeyi amaçlar. Yeterli mukavemet sağlamak, sünek davranış ve sınırlı yanal ötelenme bunlardandır. Bu koşulları çelik, ahşap veya betonarme gibi farklı malzemeler kullanarak sağlanabilir. Önemli olan, bu malzemeler kullanılarak inşa edilen yapının yönetmelik kurallarına uygun şekilde tasarlanmasıdır. Ayrıca elemanların doğru şekilde detaylandırılması da oldukça kritiktir. Fakat iyi bir tasarım tek başına yeterli olmayabilmektedir. Son olarak projeyi başarılı bir şekilde tamamlamak için etkin bir denetim altında olması gerekir. Çünkü depreme dayanıklı olan yapılar çizimlerdeki değil, inşa edilen yapılardır.
Hasar Nedenleri: Betonarme Yapıların Deprem Davranışı Neden Sorgulanıyor?
Ülkemizdeki depremlerde zarar gören veya yıkılan binaların büyük bir kısmı betonarme yapılar arasından gelmektedir. Bu durum sürpriz olmayan bir durum olsa gerek. Çünkü Türkiye’deki binaların az bir kısmını çelik veya ahşap yapılar oluşturur. Fakat betonarme binalarda yaygın olarak görülen hasarın doğal olduğu anlamına gelmez. Hasar sebeplerinin çok üstünde oluştuğunu fark etmek önemlidir. Detaylarına girmeden önce genel bir tespitte bulunmak gerekir. Depremlerde hasar gören yapıların büyük bir kısmı gerçekten betonarme değildir. Aslında onlar, garip bir yapı türü olan beton ve çelik kullanılarak inşa edilen yapılardır. Bir binanın betonarme olarak sınıflandırılabilmesi için belirli gereksinimler bulunmaktadır. Örneğin elemanların monolitik olması ve donatının özenli bir şekilde detaylandırılması bu gereksinimler arasında yer alır.
Sistem Seçimi Hataları ve Mimari Düzensizlikler
Ülkemizde birçok yetkili ve uzman kişi depreme dayanıklılığının önemini fark etmemektedir. Mimari projenin başlangıç sürecinde bu konuda bilinçsizdirler. Aslında depreme uygun olmayan bir mimariye sahip binayı depreme karşı dayanıklı hale getirmek oldukça zordur. Hatta bazı durumlarda bu imkansızdır. Çoğu zaman taşıma sistemi seçiminde büyük hatalar yapılmaktadır. Yeterli destek sağlanamamaktadır. Genellikle taşıma sistemi sadece düşey yüklemelere göre şekillendirilir. Depreme uygun olması gereken kalıcı çerçeve eksikliği yaşanır. Taşıma sistemi düzensizlikleri oldukça yaygın hale gelmektedir. Kısaca binanın deprem performansını etkileyen kısa kolona sıkça rastlanır.
Yetersiz Donatı ve Donatı Detayları
Çoğu zaman statik projeler üzerinde çalışan mühendislerin depreme karşı davranışı yeterince bilmediği görülmektedir. Bazen bu sebeple donatı detayları bilinçli bir şekilde ele alınmaz. Elemanlar genellikle yeterince kenetlenmiyor. Aralarında sürekliliği sağlayamıyorlar. Bu durumda betona dayalı yapının en büyük avantajı olan tek parça olma özelliği kaybolur. Ülkemizde depremleri takiben yapılan gözlemlerde en sık karşılaşılan eksiklik budur. Özellikle kolon ve kiriş uçlarında meydana gelebilecek plastik mafsallar için gerekli olan sargı donatısı genellikle bulunmaz. Bu bölgelerde etriye aralığı 200-250 mm civarındadır. Bu da yerine konulan etriyenin gerekli esnekliği sağlamasını imkansız hale getirir. Sargı donatısının yetersiz uçlarını 90 derece bükerek kancaların kolayca açılmasına neden olurlar. Deprem sırasında sargının etkinliğini ortadan kaldırırlar.
Yapım Hataları ve Denetim Eksikliği
Ülkemizde birkaç yıl öncesine kadar yapı denetimi yeterince etkin değildi. Bugün bile mevcut denetim mekanizması hala tam anlamıyla yetersizdir. İşte bu konuda en büyük sorun projenin uygulanmaması veya habersiz bir şekilde değiştirilmesidir. Genellikle beton dayanımı ile kalitesinde önemli eksiklikler göze çarpmaktadır. Deprem sonrası yapılan incelemelerde uzmanlar oldukça çarpıcı bulgularla karşılaşmakta. Örneğin birçok konut tipinde beton dayanımının 8 ila 10 MPa arasında değiştiğini görmektedirler. Bu kadar düşük basınç dayanımı, taşıyıcı sistem güvenliğini sağlayamaz ve yönetmelik sınırlarının çok altındadır. Ayrıca birçok binada kolon boyutlarının yapım aşamasında küçültüldüğü ortaya konulmaktadır. Eksikliklerin tespiti de önemli bir konudur. Uygun denetim yapılmadığında projenin kalitesi olumsuz etkilenmektedir.
Çözüm Önerileri: Betonarme Yapıların Deprem Davranışı Nasıl İyileştirilir?
Betonarme binalardaki depremlerde meydana gelen hasar ve yıkılmaların sorumlusu betonarme malzemesi değildir. Aslında tasarım ve yapım süreçlerinde yapılan birçok hata binanın çökmesine sebep olur. Depremin henüz yaşanmamış olduğu bölgelerdeki yapıların da benzer kusurlara sahip olduğu unutulmamalıdır. Ülkemizin depreme dayanıklı mühendislik konusundaki en büyük sorunları eğitime verilmemesi ve denetimin yetersizliğidir. Bu sorunları çözmek için kapsamlı bir yaklaşım benimsenmelidir. Öncelikli olarak teknik elemanları depreme dayanıklı mühendislik konusunda yeniden eğitmek gerekir. Şantiye alanlarında etkili bir denetim sistemi kurarak uygulamaları kontrol altına almak gerekmektedir. Eğer bu sağlanamazsa yönetmeliklere ve tasarıma ne kadar zaman harcansa da boşa gider.
Beton Kalitesinin İyileştirilmesi
Konut ve ticari yapılar için inşa edilen binalardaki en önemli sorunların başında beton kalitesi gelir. Bu sebeple düşük kalitedeki beton kullanımı önlenmelidir. Betonarme yapıların inşasında özen gösterilmelidir. Bu sorunun çözümünde özellikle hazır beton önemli bir rol oynar. Hazır beton kontrollü koşullarda fabrikalarda üretilir. Bu da standartlarla uyumlu ve tutarlı bir beton kalitesinin garantisini sağlar. Bu nedenlerden dolayı uzmanlar hazır beton kullanımının yaygınlaştırılmasını destekler. Ayrıca imalatçı firmaların Hazır Beton Birliği’ne üye olması zorunlu hale getirilerek bu firmaların denetimi de sağlanır. Daha güvenilir bir yapı inşası hedeflenmektedir. Sonucunda görüldüğü gibi beton kalitesinin kullanımı önemlidir. Depreme karşı direnciyle ilgili betonarme yapılar için atılacak en kritik adımdır.
Sonuç: Sorun Malzemede Değil, Uygulamada
Son on yılda depremden zarar görmüş betonarme yapılar üzerinde incelemeler gerçekleştirilmektedir. Bu incelemelerde depreme yönelik kurallara uygun bir yapıya rastlanmamıştır. Bu yapıların hepsinde tek başına hasara yol açabilecek birçok temel hata belirlenmiştir. Ayrıca yönetmeliğe tam uymayan fakat daha dikkatli şekilde inşa edilen birçok yapı bulunmuştur. Gerçekten bu tür yapıların Marmara depremi gibi büyük bir depremi sorunsuz atlattığı görülmüştür. Ya da hafif hasarla atlattığı gözlenmiştir. Sonuç olarak basit bir gerçeği gösterir. Bir yapının kurallara uygun şekilde tasarlanıp denetim altında inşa edilmesi, depreme dayanıklılığını artırır. Doğru olan şey malzemenin kendisinden çok, o malzemenin nasıl kullanıldığıdır. Doğru mühendislik ve denetim güvenli yapıların temelini oluşturur.
Youtube videolarımızı izlemek için buraya tıklayabilirsiniz.
