En Güvenilir Güçlendirme- Sismik Retrofit

Nihayet son zamanlarda ?Deprem yönetmeliğinden önce yapılan yapılar da depreme dayanıklı hale getirilmelidir.? bilinci gelişti. Halbuki bu söylemin bir benzerini Amerikalılar yönetmelik değil de sismik açıdan ele almış ve çoktan beri uygulamaktaymışlar. Onlar, ?Sismikten önce yapılmış yapılar da depreme dayanıklı hale getirilebilir? demiş, ve demekle de kalmamış işin nasıl yapılması gerektiği konusunda yüzlerce araştırma yapmışlar. Yani eski yapılar için ?Olan olmuş. Bari bundan sonraki yapıları kurtaralım? dememişler. Onlar için de güvenilir bir yöntem geliştirmişler. Bu yöntemin ne olduğunu ve nasıl uygulandığını 1995 yılından beri Internetten takip etmekteyim. Güçlendirme, Takviye, Rehabilitasyon vs gibi düşünülebilir. Fakat kullandığımız hiçbir tanım tam olarak karşılık gelmiyor. Bu yüzden olaya Türkçe?de okunuşu gibi ?Sismik Retrofit? demek zorundayım.

Prensip olarak yapıyı depreme dayanıklı hale getirme işlemi,

1.Özel Sismik Araştırma,

2.Gerekiyorsa Zemine müdahale,

3.Gerekiyorsa Temele müdahale,

4.Gerekiyorsa Yapıya müdahale,

aşamalarını kapsıyor. Fakat işin en önemli yanı, önce,

1.Bu müdahalelere gerek var mı?

2.Varsa hangi elemana müdahaleye gerek var?

3.Neresine, nasıl müdahale edilmeli?

Sorularının cevaplarının bulunmasında gizli.

Yöntemi özetle de olsa açıklamak isterim:

1.Yapının temeline yakın yerlerden mümkünse dik açılı kros traverste, hat başı ve hat sonu P dalgası vuruşlu, Hat başı veya hat sonu S dalgası vuruşlu bir sismik çalışma yapılır. Olabildiğince çok geometrik, petrofizik ve elastik parametre elde edilir. Plastik zeminde numune alınarak tek eksenli ve üç eksenli dayanım testi, kayalık zeminde nokta yükleme testi yaptırılır. Bu çalışmalardan, toplam 40?ın üzerinde parametre elde edilir. Fakat bunlardan bir İnşaat Mühendisinin (betonarmeci ve statikçi) hayallerini süsleyen yedi tanesi vardır ki onlar,

a.Zemin Hakim Periyodu,

b.Zemin Emniyet Gerilmesi,

c.Maksimum Taşıma Kapasitesi,

d.Zemin Büyütmesi,

e.Düşey Yatak Katsayısı,

f.Oturma Miktarı, ve

g.İçsel Sürtünme Açısı

olarak adlandırılırlar.

İşte bunlardan birisi de artık ?deprem güvenli? yapılarda olmazsa olmaz niteliktedir:

Zemin hakim periyodu. (1 saniyedeki sallanma-titreşme sayısı) Aslında bir yapının temelinin bitişiğinde ölçüldüğü zaman buna artık hakim periyod dememek gerekir. Buna sadece Zemin periyodu da denilebilir. Yapı öz periyodu ise Deprem yönetmeliğinde verilen formüllerden biri yerine, daha duyarlı sonuç veren ?duvar yoğunluğu formülü? ile hesaplanmalıdır.

Bir tarafta Zemin periyodu, bir tarafta Yapı periyodu. İşte Sismik Retrofit?in çıkış noktası burasıdır.

Yüzlerce kez ölçülen ve kontrol edilen verilere göre bir yapının depremde yıkılmasının en önde gelen nedeni, Zemin periyodu ile Yapı periyodunun örtüşmesidir. Bu örtüşme %50 yi aşarsa yapıya müdahale etmek gerekir. Bu örtüşme %90 ?ı aşarsa yapıda yıkım riski var demektir. Ancak tesadüfen tam olarak çakışabilirse de genelde ya düktilite tarafında ya da rijidite tarafında bu örtüşme gerçekleşir. Bu seçenekleri rakamlarla örneklendirelim. ZP0=Zemin Periyodu, YP0=Duvar yoğunluğu yardımı ile bulunan Yapı Öz Periyodu olsun.

Örneğin, ZP0=0.33 sn. YP0=0.30 sn bulunduğunda oranlamayı rijit kanatta oluşturmamız gerekir. Yani örtüşme 100xYP0/ZP0 = 0.30sn / 0.33sn=%91 bulunur. Bu yıkım riski olan bir örtüşmedir. Örtüşme rijit kanatta olduğunda ya yapının rijitleştirilmesi ya da zemin periyodunun büyütülmesi gerekir. Bu ikinci seçenek için temele su basılması gerekir ki bu seçenek sakıncalı olduğundan uygulanamaz. O zaman Oranlamanın sadece pay tarafına müdahaleye hakkımız var demektir. Yanı yapının rijitleştirilmesi gerekir. Bu işlem en bilinen uygulaması ile statik çözümlemeye dayalı olarak perde kolon eklenmesi biçiminde olsun. (Örneğin bu işlem kat adedi azaltılarak da gerçekleştirilebilirdi) Rijitleştirme gerçekleştirildikten sonra bu kez yeniden hesaplanan YP1=0.15 sn olsun. Örtüşme ise 100 x 0.15sn / 0.33sn =%45.45 bulunur ki böylece izin verilebilir örtüşme miktarına ulaşılmış olur.

Düktilite tarafı ise biraz sorunludur. Zemin periyodu ZP0=0.33 saniye, Yapı Periyodu YP0=0.40 saniye olsun. YP0> ZP0 olduğunda, örtüşme miktarı 100 x 0.33sn / 0.40sn=%82.5 düktil örtüşme var demektir. Diğer bir değişle bu yapının %82.5 örtüşmeden uzaklaştırılması için Düktilleştirilmesi gerekmektedir. Örneğin bu yapının rölövesi çıkarılıp, buna göre yeniden statiği hesaplanıp, uygun görülen bütün dolgu duvarlarının, söndürücü özelliği olmayan briket gibi bir yapı elemanı ile yeniden örülmesi gibi bir işlemle periyodunun büyütülmesi sonucunda, YP1=0.67 olsun. İşlem bitirildikten sonra hesaplanan yeni örtüşme örneğin 100 x ZP0 / YP1= 100 x 0.33sn / 0.67sn=0.49253731343 elde edilir. Yeni hesaplanan örtüşme yüzdesi artık Düktil %49 olduğundan periyod örtüşmesi risksiz orana çekilmiştir denilir.

Ayrıca perde kolonların kare şeklinde kolonlara dönüştürülmesi ile, ya da yapı uygun ise kat ilave ederek de bu işlem gerçekleştirilebilirdi. Ancak bu düktilleştirme yöntemlerinin hepsi de beraberinde bazı sakıncalar getirirler. Bu yüzden bir sonraki paragrafta açıklanacak olan düktilleştirme yerine, yeterince rijitleştirme işlemi tercih edilir. Az miktarda düktilleştirme sorunu olan yapılarda bu kez yapıya müdahale yerine zemine müdahale daha kolay olduğundan tercih edilmelidir.

Ancak bu örtüşme miktarı fazla ise örneğin %75ten büyükse o zaman yapı periyodunun büyütülmesi işlemlerinin sakıncaları dolayısı ile yapı düktilleştirileceğine biraz fazla rijitleştirerek, oranlamayı karşı tarafa atmak mümkün olacaktır.

Bu işlemi pay tarafına da yani zemine de uygulayabiliriz. Yukarıda verilen örnekteki yapıya tarihi dokusundan dolayı müdahale edemiyor olalım. Bu kez Zemine (eğer uygunsa) çimento şerbeti enjekte ederek ya da yapının simetri merkezinden olmak üzere temelinden su çekilerek de uygulama yapılabilir. Yeniden zemin periyodu ölçülür. Örneğin ZP2=0.18 sn bulunmuş olsun. Bu kez yeni örtüşme miktarı yine düktil tarafta olmak üzere 100 x ZP2 / YP0 = 100x0.18sn / 0.40sn=%0.45 gibi bir örtüşme elde edilir ki bu durumda da rezonans periyoddan uzaklaşılmış olur.

Bu gösterilen örnekler yapıya veya zemine müdahale örnekleri ile birlikte verildi. Şimdi bu müdahale olgusunu kısaca tanıtalım.

Zemine Müdahale örnekleri.

1.Zemine çakıl kanallar (Balık kılçığı)

2.Zemine kum kanallar (Balık Kılçığı)

3.Ağırlık tipi istinat

4.Payandalı istinat

5.Beton baraj tipi (konveks) istinat

6.Moment kollu istinat

7.Kurutma

Şekil-1. Ağırlıkla Topuktan Dengeleme

9.Ağırlık Yüklemesi

10.Şev stabilizasyon açısına ulaştırma

11.Bulonlama

12.Palplanj perde uygulama

13.Alçalan Fazda injeksiyon

14.Yükselen Fazda injeksiyon

15.Teraslama

16.Ağaçlandırma

17.Drenaj galerisi

18.Asimetrik drenaj (Plastik Zeminde)

19.Jet Grouting

20.Isıtma

21.Küresel Kayma yüzeyli Heyelan Balansı (Topuktan dengeleme)

22.Düzlemsel Kayma Yüzeyli Heyelan Kilitleme

23.Creep Durdurma

24.Yüzey dalgası engelleme kanalları

25...

Temele Müdahale Örnekleri.

1.Patin Genişletme

2.Taşıyıcı Duvar Altına Yürüyen Temel Uygulaması

3.Temele Bağlantı Kirişi İlavesi

4.Radye Temele Dönüştürme

5.Temele Asimetrik yükleme

6.Temeli Yüzer ya da Sürtünmeli Fore Kazığa Bağlama

7.Bodrum Kat Duvarlarını Perdeye Dönüştürme

8.Bodrum Kata Kilitli Harman Tuğla Duvar Ekleme

9.Temele Muhtelif Drenajlar Uygulama

10.Temel Simetri Merkezinden Keson Kuyu İle Su Çekilmesi.

11.Temeli Kademeli Olarak Askıya Alma

12.Temele Tek Serbestlik Dereceli Taşıyıcı Sistem Ekleme

13.Temele İki Serbestlik Dereceli Taşıyıcı Sistem Ekleme

Şekil-2. Deprem Güvenli Temel Tipleri

14.Temele Üç Serbestlik Dereceli Taşıyıcı Sistem Ekleme

15.Asimetrik Bodrum Katı, Betonlu Ramble ile Doldurma

16.Temeli Dıştan Tecrit Etme

17.Zemin Katta ve Temelde Korozyon Onarma

18.Temele Aderans Yapma

19.Topal Basan Temele Müdahale

20.Farklı Kolon Oturmasına Müdahale

21...

Yapıya Müdahale Örnekleri

1.Yapıya Yeni Söndürücü İlavesi

2.Yapıya Yeni Perde Duvar İlavesi

3.Yapıya Asansör İçin Betonarme Kutu İlavesi

4.Yapıya Kat İlavesi

5.Yapıdan Kat Eksiltilmesi

6.Bant Pencere İptali

7.Asma Kat İptali

8.Mağaza Kat Uzun Kolon Gusselendirmesi

9.Farklı Kat İptali (İyileştirmesi)

10.Konsol Sehimi Müdahalesi

11.Asimetrik Balkon Müdahalesi

12.Donatı Korozyon Onarımı

13.Kolon ? Kiriş Mantolama

14.Çatı Katta Ağır Su Deposu

15.Kısa Kolon Müdahalesi

16.Derz Uygulamaları

17.Saplama yapan Köprü-Merdiven Bloku vs. Derzleri

Şekil-3. Hareketli Köprü

18.Dış Merdivenin Bağımsız Hale Getirilmesi

19.Yangın Merdiveni İyileştirilmesi

20.Pencere Küçültme

21.Duvar Kalınlaştırma

22.Duvar İnceltme

23.Duvar Ekleme

24.Tecrit

25.Yumuşamış Yapıya Kapsamlı Müdahale (Periyod Küçültme)

26.Düşeyden Sapmış Yapıya Müdahale(Düşeye getirip Kilitleme)

27.Gömülen Yapıya Müdahale

28. Asimetriye Müdahale

29...

Olarak özetlenebilir. Bu müdahalelerin yapının neresine ne kadar uygulanması gerekliliği en başarılı olarak ?Simik Retrofit? ile tesbit edilebilmektedir. Bu bağlamda her firmanın kendine özgü olarak ürettiği bağlantı, mafsal, yay, kauçuk takoz, ray, bilgisayarlı ağırlık kontrol ünitesi, pano, eklem elemanı... gibi malzeme desteği bulunmaktadır. Özellikle USA?da prefabrik evler için ahşap bağlantı elemanları, hazır temel elemanları ve mafsalları kullanılmaktadır. Az Katlı ve rijit yapılar için en güvenli destek Üç Serbestlik Dereceli Temel uygulaması gibi görünmektedir. Az katlı yığma yapılar için duvar altı mütemadi temel uygulaması ve ilave hatıl uygulaması çok başarılı olarak görülmektedir. Betonarme yapılar için güvenilir bir ölçüt ise plastik zeminde rijit yapı, sert zeminde düktil yapı diye tanımlanabilir. Ancak Yurdumuzda Ne yazık ki Projeye uyumsuzluk kadar önemli bir olgu da yanlış projeye tamamen uygun olmaktan kaynaklanmaktadır. Diğer bir değişle yapı sahipleri ?Bizim yapımız projesine tam uygun olarak yapıldı? biçiminde güvence verirlerken bu projenin deprem yönetmeliği ile zıt uygulamalar içerdiğini de bilmemektedirler. Dolayısı ile yapı, önce ?Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik? (ABBYHY)?e uygunluk açısından denetlenmeli daha sonra projesine uygun olup olmadığı araştırılmalıdır. Bu araştırmalarımız sırasında (ABBYHY) ile taban tabana zıt uygulamaların yanında unutulan kolon, belirli bir kattan sonra altı boş olan kolon, altı boş merdiven ya da taşıyıcı duvar, azaltılan boyutlar, küçültülen donatı ölçüleri, çimentosuz denilebilecek beton gibi inanılmaz kötü niyetli uygulamalara da rastlanılmıştır. Bu araştırmalar deneyimli Mimar ve İnşaat Mühendisleri tarafından yapılmalıdır.

İncelemelerimiz sırasında özellikle Anadolu Yakasında % 6 oranında hiçbir müdahaleye gerek olmayan uyumda yapılarla da karşılaşılmıştır. Ne yazıktır ki İstanbul?umuzun en ünlü ve en büyük Hastaneleri de dahil olmak üzere yapılarımızın %80 inde bodrum katta ciddi korozyon olgusuna rastlanılmıştır. Anadolu?dan onların bilgi ve becerisine ulaşmak için İstanbul?a sağlık göçü var denilen yüzlerce tıp Profesörümüzün, Doçentimizin, Uzman Doktorumuzun ve tabi o sırada yatan Hastalarımızın hayatı gerçek bir tehlike altında bulunmaktadır. Bundan daha vahim olmak üzere bir yıkıcı deprem sırasında en çok gereksinim duyulduğunda bu hastanelerimiz devreden çıkmış olacaklardır. Bu korozyon olgusu en az deprem kadar tehlikelidir. Zira bir yapı için hiç deprem yokken de kendiliğinden yıkım riski getirmektedir. Özellikle temelinde içme suyu kalitesinde su bulunan ve temeli iyi tecrit edilmemiş yapılarda korozyon kaçınılmaz olmaktadır. Burada ilginç olan bir gözlem de temelinde fosseptik kaçağı olan yapılarda, asitli de olsa bu kaçağın suyunun erimiş oksijenden yoksun olması dolayısı ile donatılarda korozyona rastlanılmamasıdır.

Diğer taraftan Güngören, Bağcılar, İnönü Mahallesi, Sefaköy... gibi yerleşim bölgelerimizde çarpık kentleşme olgusunun eseri olarak yapılmış bazı çok katlı ?Apartman? konutlarımıza verdiğimiz raporlarda tavsiye edilen iyileştirmeler neredeyse yapı maliyetinin yarısına ulaşabilmektedir. Eğer yeterince finans desteği bulunursa böyle yapıların beklenilen depremden önce yetkililerce yıktırılması bile söz konusu olabilecektir.