Dolgu Duvarların Yapı Davranışına Etkisi

Betonarme Çerçevelerin Görünmez Düşmanı: Dolgu Duvarlar

Türkiye’de bu dolgu duvarları tasarlayan bir mühendisle ben karşılaşmadım. Hatta YouTube üzerinden izlediğim bir İMO seminerinde ODTÜ’de betonarme profesörü olan Erdem Canbay, o güne kadar dolgu duvarları Türkiye’de kimsenin tasarlamadığını ve öyle bir bilgi olmadığını söyledi. Ben de zaten bu duvarların tasarımının yapılması gerektiğini sürekli söylüyordum ama Türk mühendisler benimle bu duvarların “taşıyıcı” olmadığını savunarak tartışıyordu. Bu “taşıyıcı” kısmına değineceğim. Yeni deprem yönetmeliğinde de zaten bu dolgu duvarlara değinilmiş durumda.

Modelleme Hataları ve Rijitlik Merkezi Kayması

Türkiye’de mühendisler yapılarını gördüğüm mümkünse hep çerçeve sistemle tasarlamak istiyor. Çerçevelerin içine de dolgu duvarlar örülüyor. Tasarımda yapılan en büyük hatalardan birisi ise projeyi yapan mühendis bu dolgu duvarları çerçevenin içine modellemiyor. Genelde sadece çizgisel yük olarak giriyor, bazen de hiç girmiyor.

Dolgu duvarı programda modellemediğiniz zaman bu duvarların rijitlikleri göz önüne alınmıyor, çizgisel yük ile sadece ağırlığını hesaba katıyorsunuz. Rijitliğini hesaba katmayınca ne oluyor? * Yapıda birkaç noktayı etkiliyor.

• Eğer duvarlar planda simetrik olarak dağılmıyorsa rijitlik merkezini kaydırıyor. Siz rijitlik merkezi kütle merkezinden 1 metre farklı sanarken belki de gerçekte bu değer 2 metre.

Yumuşak Kat ve Periyot İlişkisi

Yine Türkiye’de birçok apartmanın altında dükkan bulunuyor. Bu dükkanlarda evlerde olduğu kadar çok, hatta hiç dolgu duvar bulunmuyor. Yapının üst katlarında dolgu duvar olunca ve alt katında olmayınca yapıda yumuşak kat oluşuyor. Mühendis ise bu duvarları modellemediği için tasarım sırasında bu yumuşak kat oluşumunu göremiyor.

Rijitlik artınca yapının periyodunun düştüğünü söylememe gerek yoktur herhalde. Yapı periyodu düşünce de büyük bir ihtimal yapıya etkiyen deprem kuvveti artacak. Yani hem geleceğini öngörmediğimiz bir ton kuvvet yapıya etkiyecek hem de fark edemeyeceğimiz sorunlar meydana gelecek yapıda. Ve meydana gelecek bu sorunlar da ufak sorunlar değil.

Süneklik ve Gevrek Davranış Çatışması

Peki dolgu duvarların esas sorunları bunlarla bitiyor mu? Maalesef hayır. Türkiye’de benimsenen tasarım prensibinin oldukça yüksek sünek betonarme çerçeve sistemler olduğunu söylemiştim. Mühendis R katsayısını yönetmeliğin izin verdiği kadar büyük seçiyor, sonra da bu çerçeveler dolgu duvarlar ile bitişik inşa ediliyor. Burada biraz mekanik bilgisi olan mühendis demeli ki;

“Çerçeve sistemi sünek davranacak şekilde tasarladım ama bu dolgu duvar ne kadar sünek? Acaba bu betonarme çerçeveler ile dolgu duvarlar beraber çalışabilecek iki eleman mı?”

Bunları sormadan hatta dediğim gibi modellerinde dolgu duvarları dahi modellemeden sadece çizgisel yük olarak girerek hesap yapıyor mühendisler. Yine mühendis olan birisinin sorması gereken bir soru ise; “Benim yapım çerçevelerden oluşuyor. Yani yanal rijitlik bakımından zayıf bir sistem. Ben bu sistemin hareket etmesini engelleyecek birkaç metrelik belki onlarca duvar ekledim. Bu dolgu duvarların bir rijitliği yok mu?”. Ülkedeki mühendisler yıllarca bu soruları sormamış anlaşılan.

Deprem Anındaki Davranış ve Rijitlik Kaybı

Çerçeve sistem daha sünek davranmaya başlamadan dolgu duvarlar deprem sırasında göçüyor. Dolgu duvarın ötelenme kapasitesi betonarme çerçeve kadar yüksek değil. Eğer siz yüksek sünek tasarım yaptığınızı iddia ediyorsanız böyle gevrek ve ötelenme kapasitesi sınırlı bir malzeme veya yapı elemanı ile tasarım yapamazsınız.

Yine bu dolgu duvarlar rijitliği çerçeveye göre yüksek olduğundan deprem başlangıcında deprem kuvvetlerini büyük oranda karşılar. Kendi ötelenme sınırına geldiğinde ise oldukça gevrek bir şekilde göçerek çerçeveyi yalnız bırakır. Ayrıca dolgu duvar göçünce yapının rijitliğinde bir azalma olur. Eğer çok sayıda dolgu duvar göçerse bu durum ciddi bir sorun olur. Yine deprem sırasında rijitlik merkezinin kaymasından tutun da hatta yapının davranış modunu bile etkileyebilir.

Rijitlik kaybından dolayı yapıda oluşan deprem ivmelerinin azaldığını iddia edecek olabilir. Evet bu olabilir ama aynı zamanda da yapıda oluşacak deprem ötelemeleri de artıyor. Yani gelen kuvvet azalsa da yapması gereken deplasman artıyor. E biz bu deplasmanı yapması gerekeceğini bilmiyorduk. O bakımdan da o deplasmana göre yapı tasarlanmadı. Bu dediğim oldukça ciddi bir sorun oluşturuyor. Gevrek bir yapı elemanı olduğundan ve ötelenme kapasitesi sınırlı olduğundan da tasarım depreminde bu dediklerimin gerçekleşmesi kaçınılmaz. Başka bir sorunu da kolonlar R katsayısı yüzünden halihazırda zayıf olduğundan çerçeve duvar deprem sırasında kolonlara da zarar veriyor.

Kısa Kolon ve Düzlem Dışı Devrilme Tehlikesi

Bu saydıklarımın yanında bu dolgu duvarları sadece çerçevenin yarısına kadar örerseniz kısa kolon oluşturursunuz. Kolon normal boyunda çalışamaz ve tasarlandığından daha kısa olarak çalışmak zorunda kalır. Kısa kolon sonucu da ya kolon tasarlandığından fazla kesme kuvvetine maruz kalır ve gevrek bir kırılma yaşar ya da yeterli etriye varsa kolon mekanizması oluşur. İkisi de istenmeyen göçme şekilleridir.

Yine Türkiye’de tasarımı yapılmayan başka bir sorun ise bu dolgu duvarların düzlem dışına devrilmesi. Bu davranışın tasarımı yapılmadığı için de dolgu duvar deprem sırasında devrilerek birilerinin yaralanmasına hatta hayatını kaybetmesine neden olabilir. Türkiye’de deprem sırasında yoldan geçerken üzerine dolgu duvar yıkılıp ölen kişiler var.

Sonuç ve Çözüm Önerisi

Dolgu duvarların neden olduğu birçok sorundan bahsettim. Türkiye’de bu dolgu duvarlar “taşıyıcı olmayan eleman” gözüyle bakıldığından çoğu mühendis tarafından dikkate bile alınmıyor. Oysa ki bu duvarlar da Türkiye’de yapıldığı şekliyle taşıyıcı eleman gibi davranıyor.

Mühendisin tek amacı binanın taşıyıcı sistemini tasarlayıp geçmek de değildir zaten. Dolgu duvarların zarar görmesi de maddi zarara yol açıyor. Hatta bu duvarlar ciddi zarar görünce o yapının hemen kullanılması da olanaksızlaşıyor. İzmir depreminde böyle birçok görüntü internette dolaşmıştı. O görüntülerin nedeni yukarıda saydığım nedenlerdi.

Sonuç olarak bu duvarların da tasarım sırasında ciddi bir şekilde hesabı yapılmalı. Ayrıca bu duvarların en ideal tasarım şekli çerçeve ile aralarında çerçevenin bağımsız çalışmasını sağlayacak bir boşluk bırakılması. Çerçeve ile arasında yeterli boşluk bırakılırsa çerçeveler tasarlandığı şekliyle çalışabilir.