Deprem Yönetmeliklerindeki Tasarım Spektrumları Ne Kadar Güvenilir?

Bu yazıyı yazmayı bir süredir düşünüyordum ancak yazmaya girişmemiştim. Beni şimdi bu yazıyı yazmaya iten ise 2020 senesinde İzmir’de gerçekleşen depremin İMO tarafından yazılan raporu oldu. Raporda 2018 deprem yönetmeliğine göre zemin sınıfı seçerken sadece zeminlerin üst 30 metrelik kısmına odaklanmamız eleştirilmiş ve 1975 yönetmeliğinde dahi alt tabakaların da hesaba katılmasını gerektiren maddeler alıntılanmış. Benim de 2020 İzmir depreminin ivme kayıtları ile hazırlanan tepki spektrumları ile 2018 deprem yönetmeliğinin karşılaştırıldığı grafikler garibime gidiyordu. Garibime gitme nedeni ise başka bir yazımda da bahsettiğim gibi 2020 İzmir depremi İzmir için tasarım depremi olamayacak kadar düşük ivmelerin (PGA: Peak Ground Acceleration) ölçüldüğü bir depremdi. Buna rağmen 2020 İzmir depreminin kayıtları ile oluşturulan tepki spektrumları 2018 TBDY’deki tasarım depremi ile oluşturulan tepki spektrumuna neredeyse bazı periyotlar icin denkti.

Yukarıdaki grafikte 3513-3521 isimli spektrumlar ölçüm merkezlerinde ölçülen deprem kayıtları ile oluşturulmuş tepki spektrumlarıdır. Kalan diğer dört spektrum da 1975, 1998 ve 2018 deprem yönetmeliklerine göre oluşturulan tepki spektrumlarıdır. Bu ölçüm istasyonlarının özelliği ise derin alüvyal çökellerin üzerinde bulunmaları. Bu bölgelerdeki alüvyal çökellerin derinlikleri 200-320 metreleri bulmaktaymış. Ancak bu zeminlerin 2018 deprem yönetmeliğine göre sadece üst 30 metresi göz önüne alındığından ZD veya ZE sınıflarına dahil oluyorlarmış.

Grafikten de görüleceği üzere aslında meydana gelen ivme değerleri ile bizim geleceğini öngördüğümüz ivme değerleri ne kadar da farklı. Hala daha ölçülen ivme değerleri hesaplanan tasarım spektrumlarının altında diyecek olursanız, o tasarım spektrumları için öngörülen tasarım depreminin ivmesi (PGA) İzmir’de ölçülen ivme değerlerinden çok daha yüksek. Yani olası bir tasarım depreminde bu spektrumlar aşılacak. Yani 2018 deprem yönetmeliğine göre tasarlanan bazı yapılarda bile geleceği öngörülenden daha büyük ivmeler oluşacak. Sonuçlarını tahmin edebiliyoruz.

Kendi eleştirimi yapacak olursam da ben Türk mühendislerinin yönetmeliklerdeki spektrumlar ile bu kadar rahat tasarım yapmalarını zaten anlayamıyordum. Benim gördüğüm ve ögrendiğim ise yönetmeliklerdeki spektrumlar müthiş güvenilir sonuçlar vermiyor. Daha üniversitede, zemin dinamiği dersinde yönetmeliklerdeki spektrumlar nedir diye anlatılırken, anlatan prof. bize bu spektrumlar ile sadece standart yapıları tasarlamamız gerektiğini söylemişti. Standart olmayan diğer tüm yapılar için ise sahaya özel analiz yaptırılması gerektiğini söylemişti. Ders arasında ise ben kendisine giderek standart bir yapıyı tam olarak tanımlamasını istemiştim. Kendisi de 3-4 katlı apartman tipi yapılar olduğunu söylemişti hatırladığım kadarıyla. 5 katlı yapı demek yaklaşık 0.5 saniye periyoda sahip demektir. Yani deprem kayıtları ile hesaplanan spektrumlar ile yönetmelik spektrumunun neredeyse birbirine değdiği yerler ise 0.9-1.5 saniye aralığında. Yani 9-15 katlı yapıları temsil ediyor. Bu yapıların zaten daha “titiz” tasarlanmaları ve mümkünse sahaya özel analiz ile tasarlanması gerekiyor benim öğrendiğime/gördüğüme göre. Yurt dışında güvenli tarafta kalmak için kısaca spektrumdaki “plato” (ivmenin sabit ve maksimum olduğu yer) değerleri ile tasarım yapan mühendisler var.

Sahaya Özel Analiz ile Yönetmelik Karşılaştırması

Yukarıdaki grafiğe bakarsanız üniversite zamanında zemin dinamiği dersinde yaptığım sahaya özel analizin sonuçlarını gösteriyor. Turuncu olan yönetmeliğe göre hesaplanmış tepki spektrumu iken, kırmızı olan ise sahaya özel analiz sonucu elde edilen tepki spektrumu. İki spektrum da aynı zemin profili için hazırlanmış spektrumlar. 0,25-0,3 saniye civarında ise sahaya özel analiz ile elde edilen spektrumun yönetmeliğe göre hazırlanmış spektrumdan daha elverişsiz sonuçlar verdiğini görebilirsiniz. Yani “plato” değerleri bile güvenli değerler olmayabiliyor. Bu bakımdan körü körüne yönetmelikten değerler okurken daha dikkatli olun.

Sonuç

Özetlemek gerekirse; niye (iyi) mühendislik eğitiminin gerekli olduğu bu gibi durumlarda daha iyi anlaşılıyor. Yönetmelikte yazanları bire bir uygulamak ise amaç, bunu (iyi) mühendislik eğitimi almadan da başarabiliriz. Mühendisler yaptıkları tasarımların, kullandıkları metodların sınırlarını ve arkasında yatan teorileri iyi bilmek zorunda. Yoksa zaten mühendis olmuyorsunuz.

IMO Izmir Depremi Raporu: http://www.tmmob.org.tr/sites/default/files/deprem_raporu_yayinlandi.pdf

Konu hakkında daha fazla okumak istiyorsanız iki tane makale bırakıyorum:

• New code site classification, amplification factors and normalized response spectra based on a worldwide ground-motion database – Kyriazis Pitilakis, Evi Riga, Anastasios Anastasiadis

• Design spectra and amplification factors for Eurocode 8 – Kyriazis Pitilakis, Evi Riga, Anastasios Anastasiadis

Sormak istediğiniz sorular varsa bunları yorumlarda sorabilirsiniz.

Hatırlatma: Yazılan makalelerden haberdar olmak istiyorsanız, sosyal medya hesaplarımızı takip edebilirsiniz.