TBDY 2018’de Deprem Tasarım Sınıfı (DTS), binanın bulunduğu bölgenin deprem tehlikesiDeprem TehlikesiBelirli bir bölgede belirli bir zaman aralığında belirli şiddette bir deprem yaşanma olasılığının bilimsel olarak tanımlanması. ile binanın kullanım amacını ortak bir paydada buluşturan bir sınıflandırmadır.

Deprem Tasarım Sınıfı Nasıl Belirlenir?

Deprem Tasarım Sınıfı’nın belirlenmesinde iki temel faktör rol oynar:

  1. Bina Kullanım SınıfıBina Kullanım SınıfıTBDY 2018'de binaların kullanım amacına ve deprem sonrası işlevsel önemine göre dört sınıfa (BKS 1-4) ayrıldığı, bina önem katsayısını belirleyen sınıflandırma. (BKS): Binanın kullanım amacını ve deprem sonrası fonksiyonelliğini ifade eder. Örneğin, deprem sonrası hemen kullanılması gereken hastane, itfaiye gibi binalar BKS=1; kısa süreli ve yoğun insan bulunan alışveriş merkezi gibi binalar BKS=2; konut ve işyerleri ise BKS=3 olarak sınıflandırılır.

  2. Kısa Periyot Tasarım Spektral İvme KatsayısıKısa Periyot Tasarım Spektral İvme KatsayısıTasarım spektrumunun yatay plato bölgesindeki ivme değerini belirleyen, harita spektral ivme katsayısının yerel zemin etkisiyle büyütülmüş hâli (S_DS). (SDS​): Binanın bulunduğu bölgenin standart tasarım depremi (DD-2) altındaki sismik tehlikesini ve yerel zemin koşullarını (zemin sınıfı) yansıtan ivme katsayısıdır.

TBDY 2018 Tablo 3.2’ye göre, SDS​ değeri büyüdükçe (yani sismik tehlike arttıkça) tasarım sınıfı rakamsal olarak küçülerek daha katı kuralları temsil eden sınıflara geçer:

Tablo 1 — TBDY 2018 Tablo 3.2: Deprem Tasarım Sınıfının (DTS) Belirlenmesi

Kısa Periyot Tasarım Spektral İvmeSpektral İvmeBelirli bir doğal periyot ve sönüm oranına sahip tek serbestlik dereceli bir sistemin bir depreme verdiği azami ivme tepkisi; S_a(T) ile gösterilir. Katsayısı (SDS)Bina Kullanım Sınıfı (BKS = 1)Bina Kullanım Sınıfı (BKS = 2, 3)
SDS < 0.33DTS = 4aDTS = 4
0.33 ≤ SDS < 0.50DTS = 3aDTS = 3
0.50 ≤ SDS < 0.75DTS = 2aDTS = 2
SDS ≥ 0.75DTS = 1aDTS = 1

BKS=1 olan binalar, tasarımlarının daha yüksek güvenlik hedefleriyle yapılmasını sağlamak amacıyla “a” uzantılı (1a, 2a, 3a, 4a) sınıflara atanır.

Deprem Tasarım Sınıfının (DTS) Bina Tasarımına Etkileri

DTS salt bir isimlendirme değildir; mühendisin taşıyıcı sistemTaşıyıcı SistemBir yapıya etkiyen düşey ve yatay yükleri zemine aktaran elemanların oluşturduğu bütün. tipini seçmesinden, kullanacağı analiz yöntemine ve hesaplayacağı performans hedeflerine kadar statik projenin her adımını doğrudan etkiler. Bu etkiler dört ana başlık altında toplanabilir:

Performans Hedefleri ve Analiz Yaklaşımlarının Değişmesi

Bir binanın deprem anında nasıl bir hasar almasının öngörüldüğü (Bina Performans Hedefleri), doğrudan DTS’ye bağlıdır.

Tablo 2 — TBDY 2018 Tablo 3.4: Bina Performans Hedefleri ve Analiz Yaklaşımları

Deprem Yer H. DüzeyiDTS = 1, 1a(1), 2, 2a(1), 3, 3a, 4, 4aDTS = 1a(2), 2a(2)
Normal Performans HedefiDeğerlendirme/Tasarım Yaklaşımıİleri Performans HedefiDeğerlendirme/Tasarım Yaklaşımı
DD-3——SHŞGDT
DD-2KHDGT(5)KHDGT(3,4)
DD-1——KHŞGDT

  • Normal Performans HedefiPerformans HedefiBelirli bir deprem yer hareketi düzeyi ile o düzeyde sağlanması istenen bina performans düzeyinin eşleştirilmesiyle tanımlanan tasarım/değerlendirme kriteri. (DTS=1, 2, 3, 4): Standart konut ve işyerlerinde, DD-2 (tekrarlanma periyodu 475 yıl) deprem yer hareketi altında “Kontrollü Hasar (KHKontrollü Hasar Performans Düzeyi (KH)Deprem performans düzeyleri arasında orta sınıf; taşıyıcı sistemde belirgin ama kontrol altında ve onarılabilir düzeyde hasar oluşmasına izin veren performans hedefi.)” performans düzeyi hedeflenir. Bu binaların tasarımı, Dayanıma Göre Tasarım (DGT) doğrusal hesap esasları kullanılarak yapılır.

  • İleri Performans Hedefi (DTS=1a, 2a): Yüksek deprem tehlikesi altındaki hastane, okul gibi kritik tesislerde ise kurallar çok daha sıkıdır. Bu binalarda DD-2 depremi altında (Bina Önem KatsayısıBina Önem KatsayısıBinanın kullanım sınıfına (BKS) bağlı olarak tasarım deprem yükünü büyüten, deprem sonrası işlevsel önemi yansıtan katsayı (I). I=1.5 alınarak) DGT ile bir ön tasarım yapılır. Ardından taşıyıcı sistemin, DD-1 (çok seyrek, 2475 yılda bir beklenen) depremi altında “Kontrollü Hasar (KH)” ve DD-3 (sık beklenen) depremi altında “Sınırlı Hasar (SHSınırlı Hasar Performans Düzeyi (SH)Taşıyıcı sistemde yalnızca hafif, kolayca onarılabilir düzeyde hasar oluşmasına izin veren, hasar sınırlandırma ile kontrollü hasar arasında konumlanan performans düzeyi.)” hedeflerini sağlayıp sağlamadığı Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım (ŞGDT) adlı doğrusal olmayan (non-lineer) hesap yöntemleriyle kanıtlanmak zorundadır. Bu durum, mühendislik hesaplarının karmaşıklığını ve binanın maliyet/güvenlik oranını ciddi şekilde artırır.

Taşıyıcı Sistem Türü ve Süneklik Düzeyi Seçimi

DTS, binada hangi taşıyıcı sistemlerin kullanılıp kullanılamayacağını kesin çizgilerle belirler (TBDY 2018 Madde 4.3.4.1):

  • Süneklik DüzeyiSüneklik DüzeyiTBDY 2018'de bir binanın taşıyıcı sisteminin hedeflenen plastik deformasyon kapasitesine göre sınıflandırıldığı düzey (sınırlı, karma, yüksek). Sınırlı Sistemlerin Yasaklanması: DTS=1a, 2a, 3a ve 4a olarak sınıflandırılan (BKS=1) binalarda, deprem enerjisini soğurma kapasitesi düşük olan “süneklikSüneklikBir malzemenin, kesitin veya sistemin, göçme öncesi ulaşabildiği deformasyonun akma deformasyonuna oranı olarak ifade edilen sünek davranış ölçüsü. düzeyi sınırlı” taşıyıcı sistemler hiçbir şekilde kullanılamaz. Bu yapılarda zorunlu olarak süneklik düzeyi yüksek veya belirli şartlar altında karma sistemler kullanılmalıdır.

  • Karma Sistem Kısıtlamaları: DTS=1a ve 2a olan ve Bina Yükseklik SınıfıBina Yükseklik SınıfıTBDY 2018'de binaların temel üstü yüksekliğine göre sekiz sınıfa (BYS I-VIII) ayrıldığı ve hangi tasarım/hesap kuralının hangi binaya uygulanacağını belirleyen sınıflandırma sistemi. (BYS) 6 ve daha küçük olan binalarda “süneklik düzeyi karma” taşıyıcı sistemler de kullanılamaz.

  • Düşük Riskli Bölgelerde EsneklikEsneklikBir elemanın uygulanan yük altında ne kadar yer değiştirdiğini gösteren ve rijitliğin tersi olarak tanımlanan yapısal özellik.: Sadece DTS=3 ve DTS=4 olan binalarda (örneğin deprem tehlikesinin daha düşük olduğu bölgelerdeki standart konutlarda), deprem etkilerinin tamamının moment aktaran süneklik düzeyi sınırlı betonarme veya çelik çerçevelerle karşılandığı sistemlerin kullanımına izin verilir.

Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı (R) Üzerindeki Etkiler

Tasarım deprem yükleri, doğrusal elastik deprem yüklerinin Ra​(T) (Deprem Yükü Azaltma KatsayısıDeprem Yükü Azaltma Katsayısı (R_a)Taşıyıcı sistem davranış katsayısının (R), yapının titreşim periyoduna bağlı olarak kademeli şekilde devreye girmesini sağlayan, tasarım deprem yükü formülünde kullanılan periyoda bağlı azaltma katsayısı.) değerine bölünmesiyle bulunur. TBDY 2018 Madde 4.3.2.4’e göre; DTS=1, 1a, 2, 2a olan betonarme perdeli ve/veya çelik çaprazlı çerçeveli binalarda, eğer perdelerin veya çaprazların aldığı devrilme momentiDevrilme MomentiYatay yüklerin (deprem, rüzgar) bina yüksekliği boyunca oluşturduğu, binayı temel seviyesinde devirmeye/yatırmaya çalışan, taban seviyesindeki toplam eğilme momenti., toplam devrilme momentinin belirli bir oranını (binanın tümü için 1/3, tek bir kenar aks için 1/6 kuralı) sağlamıyorsa, ceza olarak Taşıyıcı Sistem Davranış KatsayısıTaşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı (R)Yapının sünek davranışı ve aşırı dayanımı sayesinde, elastik deprem yüklerinin hangi oranda azaltılarak tasarım yüküne dönüştürüleceğini gösteren katsayı. (R) yerine (4/5)R dikkate alınır. R katsayısının matematiksel olarak küçültülmesi, binaya etkiyen tasarım deprem kuvvetlerinin %25 oranında artırılması anlamına gelir ve kesitlerin daha büyük, donatıların daha yoğun çıkmasına yol açar.

Bina Yükseklik Sınıfının (BYS) ve “Yüksek Bina” Sınırının Değişmesi

Binalar, yüksekliklerine ve DTS’lerine göre 8 farklı Bina Yükseklik Sınıfına (BYS 1’den 8’e kadar) ayrılır. DTS değiştikçe, aynı geometrik yüksekliğe sahip bir binanın BYS değeri de değişir. Örneğin, Tablo 3.3’e göre:

  • DTS=1, 1a, 2, 2a olan yüksek sismik riskli bir bölgede, bina toplam yüksekliği (HN​) 70 metreyi aştığında bina BYS=1 sınıfına girer ve “Yüksek Bina” kabul edilir.

  • Ancak sismik tehlikenin düşük olduğu DTS=4, 4a durumunda, binanın BYS=1 (Yüksek Bina) sayılması için yüksekliğinin 105 metreyi aşması gerekir. BYS=1 olan yüksek binalar, TBDY 2018 Bölüm 13 kurallarına göre üç aşamalı, çok daha kompleks (zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler içeren) özel tasarım süreçlerine tabi tutulurlar.

Sonuç

TBDY 2018’e göre Deprem Tasarım Sınıfı (DTS), statik proje tasarımının kalbini oluşturur. Mühendislik hesaplarında yapılacak en ufak bir optimizasyon veya revizyon, Deprem Tasarım Sınıfı’nın getirdiği katı sınırlar içinde kalmak zorundadır. Bina Kullanım Sınıfı ve bölgesel sismik ivmelerin doğru tespit edilerek DTS’nin hatasız belirlenmesi; hem deprem anında can güvenliğini maksimize etmek hem de “İleri Performans Hedefleri” ve “Süneklik Düzeyi” gibi kritik konularda yönetmelik ihlallerinin önüne geçmek için şarttır. Sadece mimari beklentileri değil, Deprem Tasarım Sınıfı’nın getirdiği zorunlulukları en baştan hesaba katan bir mühendislik yaklaşımı, depreme dayanıklı yapı tasarımının en temel anahtarıdır.