Bu yazıda Türkiye’de tasarlandığı şekliyle çerçeve sistemlerin niye iyi sonuçlar vermeyeceğini yazacağım. Türkiye’de bilindiği üzere standart yapı tasarımında en çok kullanılan taşıyıcı sistemTaşıyıcı SistemBir yapıya etkiyen düşey ve yatay yükleri zemine aktaran elemanların oluşturduğu bütün. tipi betonarme çerçeve sistemler. Bu sistemleri kullanarak iyi tasarım ve işçilik ile depreme dayanıklı yapı tasarımı yapmak mümkün. Ancak Türkiye’de yapılan tasarımsal yanlışlar ve kötü işçilik sonucu bu sistemler Türkiye’de pek de başarılı sonuçlar vermiyor.

R - Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı

Deprem mühendisliğinde de TBDY’de de süneklikSüneklikBir malzemenin, kesitin veya sistemin, göçme öncesi ulaşabildiği deformasyonun akma deformasyonuna oranı olarak ifade edilen sünek davranış ölçüsü. için iki ayrı ifade bulunur. Bunlar süneklik talebiSüneklik TalebiBir yapı elemanının deprem sırasında gerçekte ulaşması beklenen plastik şekil değiştirme miktarının, akma şekil değiştirmesine oranı. ve kapasitesidir. Süneklik talebini depremin yapıdan talep ettiği süneklik olarak açıklayabiliriz. Süneklik kapasitesi ise yapıda var olan sünekliktir. Bir yapı depreme karşı tasarlanırken süneklik kapasitesi > süneklik talebi olmalıdır.

TBDY’de süneklik düzeyiSüneklik DüzeyiTBDY 2018'de bir binanın taşıyıcı sisteminin hedeflenen plastik deformasyon kapasitesine göre sınıflandırıldığı düzey (sınırlı, karma, yüksek). yüksek betonarme çerçeveler için R katsayısının 8 seçilebileceği belirtilmiş. Öncelikle bu değer seçebileceğiniz en yüksek değerdir, mutlaka seçmeniz gereken bir değer değil. Mühendis yapısını tasarlarken yönetmeliğin kölesi olamaz. Yapılan tasarım mühendisin tasarımıdır ancak yapılan bu tasarım da yönetmeliğin belirttiği minimum şartlara uymak zorundadır.

R Katsayısının Seçiminde Düşünülmesi Gereken Faktörler

Biraz da olsa mekanik ve teknik bilgisi olan mühendisin R’yi 8 (veya alabileceği en yüksek değer) almanın her durumda o kadar da mantıklı olmadığını bilmesi gerekir. R = 8 demek yapının oldukça yüksek süneklik kapasitesine sahip olması demektir. Diyeceksiniz ki yukarıda yönetmelik bu sistemlerin bu kapasiteye sahip olduğunu söylüyor. Maalesef Türkiye kendi yönetmeliğini yazacak bilgi birikimine sahip değil. Bu nedenle de yabancı yönetmelikleri Türkçe’ye çevirerek bunları kullanıyor Türkiye.

Burada da sorun yabancı yönetmelikler Türkiye’yi ve şartlarını düşünerek yazılmadı. Kendi şartlarını düşünerek bu yönetmelikleri yazdılar. Geçmişte de bu tarz yönetmeliğini başka yönetmelikten alan ülkelerin yaptığı hatalardan birisi yönetmelikleri yerelleştirmemek. Türkiye şartlarında betonarme çerçevelerin bu kadar yüksek süneklik kapasitesine sahip olması çok zor bir ihtimal. Bu süneklik için mühendisin yapıyı, özellikle de çerçeve birleşimlerini çok iyi tasarlaması gerekiyor. İyi tasarlanmayan çerçeve birleşimleri o çerçevenin süneklik kapasitesini ciddi oranda düşürebilir.

Betonarme Çerçeve Sistemlerin Tasarımında Yapılabilecek Hatalar

Resmi incelerseniz üç farklı köşe donatı detayı verilmiş. Aynı çizgi üzerindeki noktalar aynı donatı detayına ait. Aynı çizgi üzerindeki farklı noktaların farkı ise donatı oranıDonatı OranıDonatı kesit alanının, betonarme elemanın etkin beton kesit alanına oranı; kesitin davranış tipini belirleyen temel parametre.. Farklı donatı oranlarının bile çerçevenin gerçek taşıma kapasitesine etkisini görebilirsiniz. Asıl önemli olan ise donatı detayının türü. Mühendislerin bunları iyi bilip, düzgün bir şekilde projelendirmesi gerekiyor ki tasarlanan çerçeveler gerçekten istenen süneklik düzeyine erişsin. Ki bu bahsettiklerim de sadece iki ufak detay. Dikkat edilmesi gereken birçok nokta daha var.

İşçilik Hataları

Mühendisin TBDY’deki şartlara uyduğunu ve bu şartların da yeterli sünekliği sağladığını kabul ederek başka bir sorunlu noktaya değineyim, o da işçilik. Mühendis projeyi gerçekten iyi tasarlanmış olsa dahi bu detaylar şantiyede projelendirildiği gibi inşa edilmezse yine ciddi süneklik kayıplarına yol açar bu hatalar. Sadece donatı kancalarının 135 derece yerine 90 derece bağlanması dahi çok ciddi süneklik kaybına yol açıyor kesitlerde. Etriyelerin sadece 90 derece bağlandığı tonla şantiye duydum.

Yapıda Kabul Edilen Hasar

Yukarıda bahsettiğim sorunların hiçbirisinin olmadığını varsaydığımızda dahi yapıda çok ciddi oranda bir hasar kabul etmiş oluyoruz R’yi 8 alarak. R = 8 demek çok çok büyük bir ihtimalle bu yapı tasarım depreminden sonra yıkılmasa dahi kullanılamayacak demek. Maliyeti düşürmek için R katsayısı Türkiye’de bu kadar yüksek kullanılıyor ama kimse ciddi bir deprem olursa bunun yaratacağı maliyeti düşünmüyor.

Müteahhitler ve mühendisler sadece yapacakları imalatın maliyetini düşünüyor. Bu yapılara harcanan para milli servet. Bu yapıların depremden sonra tekrar inşa edilmesi gerektiği zaman bunun bedelini Türkiye ödeyecek. Kaldı ki yapıların maliyeti sadece kaba inşaattan oluşmuyor. Bu yapıların iç tasarımlarına ve mobilyalara harcanan paralar da olası bir depremde buharlaşacak.

Dolgu Duvarlar Çıkmazı

Dolgu duvarların Türkiye’de tasarlandığı şekliyle yol açtığı sorunlardan başka bir makalemde bahsetmiştim. Bu dolgu duvarlar yukarıdaki tasarım prensibi ile de uyuşmuyorlar. Siz R’yi 8 alarak oldukça sünek bir tasarım yapmayı hedefliyorsunuz ancak bunların hareket etmesini engelleyecek dolgu duvarlar ile dolduruyorsunuz bu çerçeveleri. Burada bir saçmalık yok mu?

Ben diyorum ki sünek çerçeve tasarlayacağım ve R’yi 8 alıp çerçevelerimin dayanımlarını düşürüyorum. Bunu da çerçevelerimin depremde gerekli plastik şekil değişimlerini yapabilecek olmasına dayanarak yapıyorum. Diyorum ki tasarladığım bu çerçeveler deprem sırasında plastik deplasmanDeplasmanBir yapı noktasının, yük etkisi altında ilk konumuna göre yaptığı yer değiştirme; yapısal analizin temel çıktılarından biri. yaparak depremin enerjisini yok etmeme (energy dissipation) yardım edecek ama aslında çerçevelerim hareket edemiyor. Bunun sonucu da plastik deformasyon yaparak deprem enerjisini yok etmeme yardımcı olamıyor.

Mühendis sünek tasarım yapıyorsa yaptığı bu tasarımın çalıştığından emin olması gerekiyor. Çerçevelerin deprem sırasında yapacağı şekil değiştirmeleri hesaplanıp, dolgu duvarlar ile arasında minimum bu kadar mesafe bırakılması gerekiyor. Mühendis bunu yapmazsa aslında sünek tasarım yapmış da pek olmuyor.

Burada Türkiye’de süneklik tanımı hakkında kullanılan yanlış bir terim var. Sünekliği enerji “sönümlemeSönümlemeBir yapının titreşim enerjisini zamanla dağıtarak sönümleyen, salınım genliğini azaltan içsel veya eklenmiş direnç mekanizması.” kapasitesi olarak tarif ediyor mühendisler ancak bu doğru değil. Süneklik ile deprem enerjisi “sönümlenmiyor” yok ediliyor/yutuluyor. İngilizce’de plastik deformasyon sonucu tüketilen enerji “energy dissipation” olarak tanımlanır, sönümlemek ise “damping” olarak. Yani ikisi farklı terimler ve mekanizmalar. Süneklik bir elemanın, malzemenin, yapının vs. ciddi bir kapasite kaybı olmadan plastik şekil değişimi yapabilmesine denir. Bu plastik şekil değişimleri sonucu da enerjiyi yutar.

Çözüm: Perde Duvarlar

Çözüm ise aslında oldukça basit ama Türkiye’de pek sevilmeyen elemanlar olan perde duvarlar. Nedeni de tabii ki maliyetli oluşları. Perde duvarlar çerçeveye nazaran çok daha rijit ve yapılan tasarım veya işçilik hatalarını belli oranda kaldırabilecek elemanlardır. Türkiye’de tünel kalıpKalıpTaze betonun istenen şekli alıp sertleşene kadar tutulmasını sağlayan, ahşap, çelik veya plastik gibi malzemelerden yapılan geçici destek ve kalıplama sistemi. sistemlerin depremlerde başarılı sonuçlar verdiği yazılır veya söylenir. Bu sistemlerin de Türkiye’de başarılı olmasının nedeni perde duvarlar ile aynı.

Başka bir makalemde Şili ve Türkiye’de meydana gelmiş iki depremi ve kayıp/hasar sayılarını karşılaştırmıştım. Şili’nin başarılı olmasının tek nedeni yönetmeliğinin dayattığı perde duvarPerde DuvarYatay yükleri (deprem, rüzgâr) rijitliği ve dayanımıyla karşılayan, düzlem içi davranışı baskın olan betonarme duvar elemanı. zorunluluğuydu. Yoksa Şili çok da iyi mühendislere sahip bir ülke değil.

Sıkça Sorulan Sorular
Betonarme çerçeve sistem nedir?

Betonarme çerçeve sistem, kiriş ve kolonların birlikte çalışarak yapının taşıyıcı sistemini oluşturduğu çözümdür. Türkiye'de standart yapı tasarımında yaygın kullanılan sistem tiplerinden biridir.

Betonarme çerçevelerde R katsayısı nasıl seçilmelidir?

R katsayısı yapının süneklik kapasitesiyle ilişkilidir ve yüksek bir değer yapının yüksek sünekliğe sahip olduğu varsayımına dayanır. En yüksek değeri her durumda seçmek gerekmez; seçim yapının tasarımına ve gerçekten sağlayabileceği kapasiteye göre değerlendirilmelidir.

İşçilik hataları betonarme çerçevelerin sünekliğini nasıl etkiler?

Projede öngörülen donatı detayları şantiyede doğru uygulanmazsa çerçevenin süneklik kapasitesi azalabilir. Örneğin etriye kancalarının 135 derece yerine 90 derece bağlanması kesitlerde ciddi süneklik kaybına yol açabilir.

Dolgu duvarlar sünek betonarme çerçeveler için neden sorun oluşturabilir?

Sünek çerçevelerin deprem sırasında plastik şekil değiştirmesi beklenir. Dolgu duvarlar bu hareketi engellerse çerçeve plastik deformasyon yaparak deprem enerjisini yutamayabilir. Bu nedenle hesaplanan şekil değiştirmeler ile dolgu duvarlar arasında yeterli boşluk bırakılması gerekir.

Perde duvarlar betonarme çerçeve sistemlerine hangi katkıyı sağlar?

Perde duvarlar çerçevelere göre daha rijit yanal taşıyıcı elemanlardır. Yazıda, tasarım veya işçilik hatalarını belirli ölçüde tolere edebildikleri ve tünel kalıp sistemlerinin deprem performansına katkı verdikleri belirtilir.