Burulma Düzensizliği (A1) Nedir?

Bir yapıda deprem yükleri Kütle Merkezi’ne (KM) etki eder. Yapının bu yüklere karşı koyan direnci ise Rijitlik Merkezi’nde (RM) toplanır. Eğer bu iki nokta arasında bir eksantrisite (dış merkezlik) varsa, yapı deprem kuvveti altında bir moment kolu oluşturur ve kendi ekseni etrafında dönmeye zorlanır. TBDY 2018 Tablo 3.6’da bu durum “A1 – Burulma Düzensizliği” olarak tanımlanır.

Kütle Merkezi (KM): Yapı ağırlığının geometrik odak noktası.
Rijitlik Merkezi (RM): Kolon ve perdelerin (düşey taşıyıcıların) rijitliklerinin bileşke noktası.

Görsel 1 - Figure 1 - Kesikli: özgün konum; dolu: RM etrafında dönerek ötelenmiş konum.

TBDY 2018’e Göre Hesaplama Yöntemi: ηbi Formülü ve Sınırlar

Yönetmeliğe göre, birbirine dik iki deprem doğrultusu için her katta burulma düzensizliği kontrolü yapılır. Burulma düzensizliği katsayısı ( $\eta_{bi}$ ), yapının o kattaki maksimum yer değiştirmesinin, ortalama yer değiştirmesine oranı olarak tanımlanır.

\eta_{bi} = \frac{(\Delta_i)_{\text{max}}}{(\Delta_i)_{\text{ort}}}

Burada:

$(\Delta_i)_{\text{max}}$ : Katın iki ucundaki yer değiştirmelerden büyük olanı.
$(\Delta_i)_{\text{ort}}$ : Katın iki ucundaki yer değiştirmelerin aritmetik ortalaması.

Kritik Sınırlar:

$\eta_{bi} \le 1.2$ : Burulma düzensizliği yoktur.
$1.2 < \eta_{bi} \le 2.0$ : A1 burulma düzensizliği vardır. Analizlerde ek dış merkezlik büyütme katsayısı (D_bi) uygulanır.
$\eta_{bi} > 2.0$ : Düzensizlik daha da ağırlaşır; bir sonraki bölümde ele alınan deprem hesap yöntemi ve bina yükseklik sınıfı (BYS) kısıtlamaları (Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi için) devreye girer ve taşıyıcı sistemin gözden geçirilmesi neredeyse kaçınılmaz hale gelir.

Bu sınırların hiçbiri “burulmayı tamamen yasaklamaz”; her eşik, tasarımcıya farklı bir yükümlülük ekler. 1.2’nin altında ek bir işlem gerekmez, 1.2-2.0 arasında büyütülmüş kazaî dışmerkezlikle analiz derinleştirilir, 2.0’ın üzerinde ise hem hesap yöntemi hem yükseklik sınıflandırması etkilenir.

Burulmaya Sebep Olan Temel Etkenler

Burulma düzensizliği genellikle mimari formun veya taşıyıcı sistem yerleşiminin asimetrik olmasından kaynaklanır:

Asimetrik Perde Yerleşimi: Yapının sadece bir tarafına (örneğin sadece asansör perdesi olarak tek yöne) perde duvarların toplanması.
L, T veya U Tipi Geometriler: Köşeli binalarda kütle ve rijitlik merkezini çakıştırmak oldukça zordur.
Düzensiz Kolon Kesitleri: Bir akstaki kolonların çok güçlü, diğer akstakilerin zayıf olması.

Görsel 2 - Figure 2 - Burulmaya sebep olan üç tipik plan senaryosu; siyah nokta kütle merkezi (KM), kırmızı nokta rijitlik merkezi (RM), aralarındaki mesafe dışmerkezliktir (e)

Burulmanın Yıkıcı Fiziği: Köşe Kolonlara Ek Yük

Binanın ağırlık merkezine vuran deprem kuvveti, yapıyı rijitlik merkezi etrafında döndürmeye başladığında en büyük bedeli “en dıştaki” elemanlar öder. Dönme eksenine en uzak olan köşe kolonlar, ötelenmeden kaynaklanan normal kesme kuvvetine ek olarak, dönmeden kaynaklanan ekstra bir kesme kuvvetine maruz kalır.

Bu iki kuvvetin süperpozisyonu (üst üste binmesi), zayıf köşedeki kolonun aniden kesme kapasitesini aşmasına ve gevrek olarak göçmesine neden olur. Burulma düzensizliği olan binalarda, binanın “zayıf” olan köşesindeki kolonlar öngörülenin çok üzerinde kesme kuvvetine maruz kalır. Bu durum, gevrek kırılmalara ve ani göçmelere zemin hazırlayabilir.

Ek Dışmerkezlik (%5 Kazaî Dışmerkezlik) ve Dbi Büyütme Katsayısı

TBDY 2018, kütle ve rijitlik dağılımının hesap modelinde varsayıldığı kadar kesin bilinemeyeceğini kabul eder: malzeme dayanımlarındaki saçılma, bölme duvarlarının gerçek konumu, döşeme yüklerinin dağılımı gibi belirsizlikler, görünüşte tam simetrik bir binada bile küçük bir burulma oluşmasına yol açabilir. Bu nedenle yönetmelik, hesaplanan her türlü burulmaya ek olarak, her katın kendi boyutunun %5’i kadar bir “kazaî (ek) dışmerkezlik” uygulanmasını zorunlu kılar; bu, simetrik görünen binaların bile sıfır burulma riskiyle tasarlanmasının önüne geçen bir güvenlik payıdır.

Eğer hesaplanan burulma düzensizliği katsayısı $1.2 < \eta_{bi} \le 2.0$ aralığındaysa, yönetmelik bu %5’lik kazaî dışmerkezliği de yeterli görmez; onu ayrıca Dbi büyütme katsayısı ile çarparak analiz derinleştirilir:

D_{bi} = \left(\frac{\eta_{bi}}{1.2}\right)^2 \ge 1.0

Bu ceza, analiz modelindeki moment kolunu (eksantrisiteyi) yapay olarak artırarak, köşe kolonlara ve perdelere daha büyük tasarım kuvvetlerinin gitmesini sağlar. Eğer $\eta_{bi} > 2.0$ çıkarsa, bu formül bile sizi kurtarmaz; taşıyıcı sistemi (perdelerin yerini) değiştirmek veya yapıyı daha ileri düzey Mod Birleştirme yöntemleriyle analiz etmek zorunlu hale gelir.

Burulma Düzensizliğinin Deprem Hesap Yöntemine ve Bina Yükseklik Sınıfına Etkisi

A1 düzensizliğinin sonucu yalnızca yerel bir kesme kuvveti büyütmesiyle sınırlı kalmaz; doğrudan hesap yönteminin seçimini ve bina yükseklik sınıflandırmasını (BYS) etkiler.

Hesap yöntemi kısıtı: TBDY 2018 Madde 3.6.2.1’e göre, deprem hesap yönteminin seçiminde (Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi’nin kullanılıp kullanılamayacağında) belirleyici olan iki düzensizlik türü A1 (burulma) ve B2’dir (yumuşak kat). A1 düzensizliği bulunan binalarda, belirli BYS eşiklerinin üzerinde Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi kullanılamaz; Mod Birleştirme Yöntemi veya Zaman Tanım Alanında Mod Toplama Yöntemi gibi Modal Hesap Yöntemlerinden biri seçilmek zorundadır (Bölüm 4.6, Tablo 4.4).

Mühendislik Çözümleri ve İyileştirme

Eğer analiz sonucunda $\eta_{bi} > 1.2$ çıkıyorsa, sistemi optimize etmek için şu adımlar izlenir:

Rijitlik Merkezini Kaydırmak: Perdeleri kütle merkezinden uzak olan tarafa eklemek veya mevcut perdelerin boyutlarını artırmak.
Simetriyi Sağlamak: Taşıyıcı sistemi mümkün olduğunca yapının dış çevre akslarına yaymak (burulma rijitliğini artırmak için en etkili yöntem budur).

Bu iki müdahale, KM ile RM arasındaki mesafeyi (dolayısıyla $\eta_{bi}$ ‘yi) doğrudan küçültür; bir önceki bölümdeki %5 kazaî dışmerkezlik ve D_bi büyütmesi ise düzensizlik giderilemediğinde devreye giren, riski analiz düzeyinde telafi eden ikincil bir güvenlik önlemidir.

Gerçek Vakalar: Depremlerden Örnekler

1999 Kocaeli ve Düzce depremleri ile 2023 Kahramanmaraş deprem dizisinin saha incelemelerinde, köşe binalarda veya perde duvarları yalnızca bir cepheye toplanmış (örneğin merdiven/asansör kovası hariç perdesiz) yapılarda, aynı sokaktaki daha simetrik komşularına kıyasla belirgin biçimde daha ağır köşe kolon hasarı ve bazı durumlarda kısmi göçme gözlemlenmiştir. Bu binalarda hasar, tipik olarak binanın “yumuşak” köşesinde -rijitlik merkezinden en uzak noktada- yoğunlaşmış; karşı köşedeki perdeye yakın kolonlar görece hasarsız kalmıştır. Bu örüntü, burulma düzensizliğinin salt teorik bir yönetmelik kontrolü değil, sahada tekrar eden ve öngörülebilir bir hasar dağılımı yarattığını göstermektedir.

Sonuç

Burulma düzensizliği, bir binanın kütle ve rijitlik merkezlerinin çakışmamasından doğan, görünüşte geometrik bir mesele gibi dursa da depremde son derece somut ve ölçülebilir sonuçlar doğuran bir düzensizlik türüdür.

A1 burulma düzensizliği, ηbi = Δmax/Δort katsayısıyla ölçülür; ηbi ≤ 1,2 ise düzensizlik yoktur, 1,2-2,0 arası düzensizlik vardır, 2,0’ın üzerinde ise hem hesap yöntemi hem BYS etkilenir.
En sık nedenleri asimetrik perde yerleşimi, L/T/U tipi plan geometrileri ve düzensiz kolon kesitleridir.
%5 kazaî dışmerkezlik, simetrik görünen binalarda bile var olan belirsizlikleri telafi etmek için her binada zorunludur; 1,2’nin üzerindeki binalarda bu pay Dbi = (ηbi/1,2)² ile ayrıca büyütülür.
En kalıcı çözüm, ek dışmerkezliği büyütme katsayılarıyla telafi etmek değil, perdeleri simetrik ve dış çevre akslarına yayarak rijitlik merkezini kütle merkezine yaklaştırmaktır.

Sıkça Sorulan Sorular

A1 ve B2 düzensizliği birlikte çıkarsa ne yapılmalı?

İkisi de Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi'ni yasakladığından pratik sonuç genellikle aynıdır: Modal Hesap Yöntemi zorunlu hale gelir. Ancak ηbi ve ηki ayrı katsayılar olduğundan her biri kendi sınır değerine göre ayrı ayrı değerlendirilmeli ve mümkünse ayrı ayrı giderilmeye çalışılmalıdır; birini gidermek diğerini otomatik olarak gidermez.

Yazar

Yapı Tasarım Akademisi

M.Sc. ETH İnşaat Yüksek Mühendisi

Yapı ve Geoteknik Anabilim Dalları

Yapı ve Geoteknik Mühendisliği alanlarında uzmanlaşmış, ETH Zürich mezunu inşaat yüksek mühendisi. Deprem mühendisliği, zemin dinamiği ve yapısal tasarım üzerine odaklanıyor.

Kaynaklar ve İleri Okuma

[1]TBDY 2018, Bölüm 3.6: Planda Düzensizlik Durumları (A1 - Burulma Düzensizliği).
[2]Sucuoğlu, H. ve Akkar, S. (2014). Deprem Mühendisliği Temel İlkeleri. ODTÜ Yayıncılık, Ankara.