Deprem, Yapi, Zemin Efsanesi ve Gerçekler
[ Serbest kursu ] Makale yazari: gokyuzu Tarih, gün ve saat : 11. Aralik 2000 10:23:07:
Deprem, Yapi, Zemin Efsanesi ve Gerçekler
Geçen yil 17 Agustos’tan bir gün sonra depreme deginirken, daha ortada sözü yokken, hasarli binalarin onarim veya güçlendirmesine deginmis, bu konunun ne kadar netameli oldugunu yazmistim.
Bir büyük rant kapisi çikti; Istanbul’da ve depremin etkiledigi diger yerlerde bir anda onarimcilar, güçlendirmeciler çikti meydana.Onarim, bir yapinin eski haline getirilmesidir.
Güçlendirme ise adı üstünde, eski haline göre yapinin deprem etkisindeki davranisini daha iyi haline getirmek. Bu konuda Türkiye’de ilk örnek çalisma 1974 Izmir Depremi sonrasi, Karsiyaka Akkum Apartmani. Semih Tezcan’in yaptigi bir çalisma, ne kadar basarili oldugu henüz güçlü bir depremle sinanmis degil 1983 depremi sonrasi Erzincan’da yapilan ve literatüre örnek çalisma diye geçen iki yapi (Urartu Oteli ve Belediye Ishani) var. Ikisi de 1992’de çöktü.Güçlendirme mantiginda iki esas var : Yapinin agirligini azaltip, gelen deprem yükünü düsürmek ve yapiya tasiyici yeni sistemler ekleyip, yapinin dayanimini arttirmak ve deprem karsisinda davranisini daha iyiye götürmek.
Birinci esas gayet mantikli. Ancak ikinci esas biraz süpheli. Süpheli çünkü, betonarme monolitik(yekpare) bir sistem. Sistem bir kere tamamlandiginda ilave yapmak çok zor ve saglikli olup olmadigi tartismali. Tüm matematik modeller, gerçek fiziksel modellerin yaklasik bir idealizasyonu ve en kesin hesap bile ampirik. Betonarmenin böyle bir bilinmezligi var ve betonarme hesaplar artik determinizme göre degil, olasikliklari göze alan yöntemlerle yapiliyor. Hasar görmemis bir yapida güçlendirme yapmak daha anlasilir ve saglikli olabilir. Oysa hasar gören bir yapinin, artik "yakasi paçasi dagilmis" oluyor. Bilimsel ifadeyle yapi artik ikinci moda geçiyor ve bu moddaki yapinin davranisini kestirmek çok güç. Gerçegin çok yaklasigi olan hesaba esas teskil eden matematik idealizasyonunu kurmak dahi çok zor.
Bunu kim yapacak ? Bu isi bilen insan sayisi çok çok az. Bu is çok güç ve çok zaman alan bir çalisma. Elde proje yok. Diyelim bulduk, projeye uygun yapilip yapilmadigini saptamak lazim. Bunun için yapinin beton kalitesini saptamak lazim. Bunu da yaklasik yaptik diyelim. Esas zorluk donati (demir) da çikiyor. Donati görünmüyor, nasil saptayacaksiniz; bir cihaz var demir yogunlugunu saptiyor. Onu da bulduk diyelim (tek tek bütün tasiyici elemanlarda çalisip) yetmiyor ki, donati da yogunluk kadar önemli olan sey, bu donatinin nasil kondugu, detaylari, bükümleri, kancalari vs vs bunu özellikle kiris-kolon birlesim noktalarinda bilmek gerekiyor. Çünkü yapilar bu noktalardan göçmeye basliyor.
Hesap asamasi da çok karmasik. Önce yapi hangi yilda yapilmis o yilda yönetmelik ne, ona uygun mu, sonra yeni yönetmelige göre yapacaklarimiz geliyor. Bütün bunlardan sonra diyelim ki yeni elemanlar koyacagiz. Bu son derece zor bir is ve isin basinda durmak lazim, bu isin detaylari önemli çünkü.
(Bütün bunlari mükemmel yaptik diyelim, güçlendirme sonunda artik baska bir yapi vardir karsimizda; ne eskisine benzeyen ne de yeni yapilmis bir bina. Bu yapinin periyodunu ölçmeniz lazim ve bu çok zor, teorik bir mesele; ancak üniversitenin olanaklariyla yapilacak bir sey.)Ve asil önemlisi, agzi olanin bu konuda konustugu memlekette yapilarin çökme nedenleri içinde sanilanin aksine beton-demir meselesi çok daha geri planda kaliyor.
Birinci sorun, yapilarin mimari sistemleri.
Alt katinda dükkan olan (boydan boya camekanli) otopark olan ve hele de giris katlari böylesine bosluklu üstüne üstlük diger katlardan yüksek olan (araba galerilerinde vs) yapilari tutamiyorsunuz.
Birinci sorun, asil sorun iste bu.
Bu katlara yumusak kat, tehlike kati, bomba kati (soft storey) deniyor ve yapilarin çok büyük çogunlugu, Semih Tezcan’a göre örnegin %90’i bu nedenle çöküyor. Rakam tartisilabilir, ama en büyük neden bu.
Bir yapinin düseyde ve planda simetrik olmasi gerekiyor. Oysa bizde imar mevzuatindan, arsa durumundan ve geri zekalica ve/veya ranti arttirmak için hazirlanmis mimari planlar var karsimizda.Örnegin Istanbul’da, Kadiköy’den Bostanci’ya kadar binalarin çogu bu tarz, alt kati bosluk, otopark, dükkan olan yapilar.
Bu binalarin çogu muhtemel bir depremde çökecektir ve bunu "yetkililer" de biliyorlar ve gerçek sudur ki, alinan önlemler deprem sonrasina dairdir.
Halka söylenmeyen bir diger husus da, yapilarin yapildigi yilin depremdeki etkisidir. Örnegin, 40 yil ve daha yaşli hiç bir betonarme yapinin, zamaninda ne kadar iyi projelendirilirse de ve ne kadar iyi yapilirsa yapilsin teorik olarak muhtemel depremde ayakta kalma olasiligi yoktur. Çünkü bu yapilarin depremde en önemli unsur olan kiris-kolon birlesimi detaylarinda sorun çikacaktir. O dönemin bilgisi bu konunun önemini bilmiyordu ve etriye denen kolon sargisini önemsemiyordu ;yapilarin asil hasari da en çok bu noktalardan, bu sorundan olmaktadir.
Yine özellikle 3 kattan fazla olan ve 30-35 yaslarinda olan betonarme binalar da ayni nedenle büyük bir olasilikla çok büyük hasara ugrayacak ve çogu çökecektir.
Yasla giderek artan oranda (projeli yapilar için söylüyorum) tehlike de artmaktadir. "Teorik" olarak en sansli binalar projesi 1975 sonrasi yapilmis binalardir. ( Bu gerçekte böyle değildir; nedenleri uzun ve teknik bir konudur.)Biraz da yapi özelliklerine deginerek, oradan zemin "efsanesine" geçeyim.
ALTIN KURAL SIMETRIDIR1- Yapi planda kareye yakin dikdörtgen olmaldir. Iki kenari birbrinden çok farkli yapilar bu plan nedeniyle burulma nedeniyle kagit gibi kendi içinde kivrilirlar.
Yapi düseyde de simetrik olmalidir. Örnegin, alt katinda otopark, garaj nedeniyle duvar bulunmayan, ama üst katlari normal kat olan binalar alt katindan hasar görecektir. Yine alt kati, bakkal, galeri vb boydan boya camekan olan binalar yine bu alt kolonlarindan hasar görecektir. Hasar bu katin kolonlarinda olmakta ve yapi çogunlukla çökmektedir. Bu tip yapilarda oturmaktan kaçinmak gerekir. Eger mümkünse, duvarlari olmayan, az olan bu kati, üst katttaki duvar oraninin % 80'i kadar duvar örülmelidir. Yeni duvar örerken, kolonlarin her iki yani da mutlaka örülmeli, pencere, kapi gibi bosluklar, olabildigince iki kolonun ortasinda birakilmalidir.
Yine alt kati genis ,üstlere dogru azalan bir yapi daralma noktalarindan hasar görecektir.Zemin katlarinda bant pencere denen özellikle okul, yatakhane, kisla gibi yapilar bu bant pencereler yüzünden hasar görecektir. Bu bant pencerelerin boyu uzadikça hasar görme olasiligi da artar. Asla kolondan kolona, pencere, camekan yapilmamalidir. Bu tip pencerelerin, kolonun yanina gelen kisimlari iptal edilip, ne kadar olabiliyorsa (örnegin 1m, daha fazla)o kadar duvarla örülmelidir. Aksi takdirde, kolon tam da bu pencere bosluguna gelen yerden hasar görecektir.
3- Bütün katlarin plani ayni olmalidir. Bir katinda dubleks ya da asma kat gibi saçmaliklar olan yapilari tutmak çok zordur. Bu yapilarin her kati ayri ayri hareket edecek ve katlar birbirlerinin üstünden kayacaklardir. Bu ayrilma noktalarindaki kolonlar göçecektir.4- Asma tavan, dis cephe kaplamalari ilk olarak göçecek seylerdir. Bunlar yapinin agirligini da arttirir. Yapi ne kadar agirsa alacagi yük de o kadar fazla olacaktir. Ayrica asmolen döseme denen, büyük salonlarda vb mekanlarda tavandan sarkan kiris estetigi bozmasin diye, düz tavan elde etmek için yapilan, dösemeli yapilarda mümkünse oturmayiniz. Bu tip döseme uygulanmis yapilarin tavan yüksekligi daha azdir, oradan da anlasilabilir. ( Son Adana depreminde merkezde çöken 10 yapinin hepsi asmolen dösemeli yapidir.)
Memlekette ne kadar yerbilimci varsa kendini medyaya attigi ve meslegini pazarlamaya kalktigi için, adeta deprem+yapi meselesi bir zemin "efsanesine" dönüsmüs durumda.
Bu karambolde biz de nemalanalim anlayisidir bu.
Deprem, bir zemin + yapi etkilesimidir.
Bir diger safsata da, zemin iyiyse yapiya bir sey olmaz ! Kötüyse de kesin çöker !
Zemin, pek çok parametreden biridir sadece ve zemini bildikten sonra ona göre yapi tasarlanir. Yumuşak zemin olursa yapı çöker, sert zemin olursa yapı ayakta kalır ! Yapıların depreme katşı davranışları adeta bu yanlış şartlandırmaya dayandırıldı. Oysa yumuşak zeminin bazen avantajları bile vardır (Örneğin, Adapazarı).
Zemin sadece yapiya gelecek deprem yükünde etkili olabilir ve "son karari" yapinin kendisi verir.Yapi, zeminde olan hareket nedeniyle sallanmaya baslar. Yapinin ataleti nedeniyle, bu hareket ettirici güce karsi ders yönde bir direnme kuvveti dogar. Ayni, aniden hareket eden araç içinde bulunan kisinin geriye dogru gitmesi gibidir. Yapi, tekrar eski haline dönmeye çalisir.
Yapinin sallanma süresi boyunca yaptigi her bir devir, yani gidip ayni noktaya gelmesine, bir gidip bir gelmesi için geçen süreye yapinin periyodu denir. Bu süre yapinin cinsine, kat adedine baglidir.
Örnegin, çok kaba yaklasik bir süre verecek olursak, tek katli yapinin sallanmasi saniyede 10 defa olur; yani bu yapinin periyodu 0.1 saniye demektir. Kizilay gökdeleninde periyot 1.5 saniyedir, yani gökdelenin bir gidip gelmesi 1.5 saniyedir.
Yapinin kat adedi arttikça bu deger artmaktadir.
Çok katli binalarda sallantiyi daha fazla hissetmemizin nedeni budur.Ayni yapi gibi, yapinin oturdugu zeminin de bir periyodu vardir. Zeminin de bir defa gidip-gelmesi de belli zaman içinde olur. Kayalik zeminlerde bu deger (yaklasik olarak elbette) saniyede 8-10 defadir. Yani bu zeminlerin periyodu 0.1 sn.dir. Yumusak zeminlerde bu deger saniyede 1-3 kadardir.
Bir yapinin sallanma periyodu, üzerinde oturdugu zeminin periyoduna yakinsa, o yapida hasar çok daha fazla olur. Bu durum sallanan bir salincagi ayrica bir daha itmeye benzer. Rezonans denen bu olayin sonucu yapi depremden çok daha fazla etkilenir..
Yukarida söylediklerimizi örnekleyelim. Tek katli bir bina, özellikle de yigma yapi gibi agir ve periyodu düsük ise kayalik zeminlerde çok daha kolay yikilabilir. Ayni mantikla, yumusak zeminlerde yapilmis yüksek binalarin periyodu, oturduklari zeminle ayni periyoda sahip olduklari için rezonans olacak ve bu yapi çok daha kolay hasar görecek, hatta göçebilecektir.
Bütün bu söylediklerimiz yapıların özelliklerini göze almadan, sadece zemin boyutuna bakarak söylenmektedir. Kuşkusuz asıl belirleyici olan zemin değil, yapının kendisidir. Bu nokta asla unutulmamalıdır.Özellikle Avcilar’da çöken yapilar genelde benzer yüksekliklerde olup, oturduklari zeminle ayni periyoda sahip olmalari nedeniyle, depremi atlatamamislardir (Ayakta kalanlar da aynı zemine oturdukları halde yıkılmamdıklarına göre asıl belirleyici olan yapının kendisidir. Zemin burada bir faktördür)
Yanyana duran iki binanin periyotlari, kat yükseligi farki ya da çok farkli özelliklere sahip olma gibi nedenlerle sallanma süreleri, yani periyotlari farkli iseler birbirleriyle çarpisirlar.Yapi periyotlari tek katli betonarme binalarda 0.1 sn, 3-4 katli betonarme binalarda 0.3-0.45 sn civari, 8-10 katli binalarda ise, 0.7-0.8 sn civaridir.
Bu periyodun büyümesi binanin aleyhine bir durumdur. Hasar görmüs yapilarda bu deger çok büyür. O yüzden artçi depremlerin etkisi çok daha fazladir ve çok daha fazla sallanti hissedilir.Örnegin, 1985 Mexico City deprem kaydinin yer ivmesi 150 cm/sn2 gibi oldukça düsük bir deger olmasina ragmen deprem 2 dakika sürdügü için hasar çok büyümüstür. Bu depremde periyotlarin (yapi ve zemin) çakismasi sonucu özellikle 10-15 katli yapilar çökmüstür.
Muhtemel depremde en büyük hasarin gerek proje, gerek yapim kalitesi gerekse de titresim periyotlari açisindan en büyük hasarin 3 ile 8 katli arasi yapilarda görülmesi beklenmektedir.
