MEVCUT BİNALARIN DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ ve GÜÇLENDİRİLMESİ Genel Kurallar Prof.Dr. Zekai Celep İstanbul Teknik Üniversitesi

1. MEVCUT BİNALARDA DURUMUN DEĞERLENDİRİLMESİ VE TAŞIYICI SİSTEMİNİN BELİRLENMESİ

Mevcut binaların deprem etkisindeki davranışı değerlendirilerek, bu etkiye karşı hassas olanların belirlenmesi ve ilgili tedbirlerin alınması, deprem mühendisliğinin önemli bir bölümünü meydana getirir. Deprem etkisinde, insan hayatını tehlikeye düşürerek kabul edilemeyecek hasarın meydana gelebileceği durumlar aşağıdaki gibi sıralanabilir: a) Binanın tümünün göçmesi, b) Binanın bir bölümünün tamamen göçmesi, c) Bina giriş ve çıkışının kurtarma işlemlerini engelleyecek şekilde kapanması. Mevcut binaların bu açıdan zayıf noktalarının belirlenerek değerlendirilmesi önemlidir. Bu tür değerlendirmeler, genellikle taşıyıcı sistemi hasar gören binalar için, taşıyıcı sistemi tespit edilemeyen eski binalar için, taşıyıcı sisteme ait bilgileri bulunmayan binalar için ve taşıyıcı sistemi yetersiz binalar için yapılır. Bu değerlendirme değişik hassasiyetlerle yapılabilir. Bunlardan en basiti binayı dolaşıp taşıyıcı sistemi hakkında bilgi toplayıp bunu değerlendirmek olarak ifade edilebilir. Binanın yönetmelik kurallarını kullanarak deprem altındaki kesit etkilerini hesap etmek, bunları taşınabilecek kesit büyüklükleriyle karşılaştırmak ise oldukça ayrıntılı değerlendirmeye karşı gelir. Binaların depremden sonra topluca incelenmesi sırasında bina sayısının çok olması nedeniyle basit yöntemin kullanılması uygun olurken, mevcut bir binanın güvenliğinin incelenerek güçlendirilmesinin yapılması durumunda ise ayrıntılı incelemenin yapılması gerekli olur.

Genellikle eski binaların projesini bulmak mümkün olmaz. Bu durumda binanın mimari rölövesi ile taşıyıcı sistem rölövesinin hazırlanması gerekir. Kolon ve perdelerin yerleşim durumu ile kirişlerin plandaki düzeninin belirlenmesi için bazı duvarların kırılması gerekebilir. Özellikle kirişlerin bölme duvarları içinde kalması veya asmolen döşemelerde geniş kirişlerin döşeme içinde bulunması taşıyıcı sistemin belirlenmesi için büyük zorluk çıkarır. Mevcut yapının incelenmesi deprem hasarı görmüş bir yapınınkine benzer şekilde aşağıdaki adımlardan geçilerek yapılabilir:

2. TAŞIYICI SİSTEMİN DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ

Binanın taşıyıcı sisteminin durumu ve varsa taşıyıcı sistem çözümlemesi incelenmelidir. Taşıyıcı sistemde yüklerin iletilmesinde açıkça belirlenen önemli bir eksiklik güvenliğin olmadığına karar verilmesi için yeterli olabilir (alt katlarda kolon kaldırılması gibi). Mevcut binanın Deprem Yönetmeliği esas alınarak incelenmesinde genel olarak iki problemle karşılaşılır.

Bunlardan birisi yönetmelikte tanımlanan deprem kuvvetlerinin taşınması, bu yükler altında kesitlerin ve donatılarının yeterliliğinin kontrol edilmesidir. Taşıyıcı sisteme duyulan güven oranında, deprem yükleri Deprem Yönetmeliği’nde öngörülen yükler, kamu yapıları dışında, en fazla 0.25 oranında azaltılarak hesaba katılabilir ve yapılacak kontrollerde kirişlerde mesnet ve açıklık kesitlerinin aralarının yardımlaşmaları ile aynı katta bulunan kolonların yardımlaşmaları (denge koşulu korunarak momentlerin kesitler veya elemanlar arasında aktarılması) hususları da gözönüne alınabilir. Örneğin, kolonların G+Q yüklemesi altında oluşan normal kuvvetler gözönüne alınarak, her katta kolon kesitlerinin taşıyabileceği eğilme momenti bulunabilir. Bu eğilme momentinden kolonun taşıyabileceği kesme kuvveti hesaplanabilir. Bunun gibi, kolonda etriye durumu esas alınarak taşıyabileceği kesme kuvveti bulunur. Bu iki değerden küçük olanı kolon kesme kuvveti kapasitesi kabul edilebilir. Bir kattaki kolon kesme kuvvetleri toplanarak deprem kesme kuvveti ile karşılaştırılarak gözönüne alınan katın deprem güvenliğine karar verilebilir.

Bina taşıyıcı sisteminin sağlaması gereken diğer bir grup yönetmelik koşulları da sünekliğin sağlanması ile ilgili hususlar ve kapasite tasarım ilkeleridir. Bunlardaki eksiklikler bir ölçüde taşıyıcı sistem davranış katsayısının seçimi ile gözönüne alınabilir. Taşıyıcı sistemin durumuna göre süneklikle ilgili konular (etriye sıklaştırması, beton kalitesi, donatı düzenindeki özen gibi hususlar) ve kapasite taşarımı ile ilgili konular (kuvvetli kolon tasarımı, kiriş-kolon birleşim bölgesi, kesme kuvveti hesabının mevcut eğilme donatısına göre yapılması gibi hususlar) taşıyıcı sistem davranış katsayısı çerçeve türünden yapılar için R = 4 (normal süneklikte yapı) ve R = 8 (yüksek süneklikte yapı) arasında bir değer seçilerek gözönüne alınabilir. Bununla beraber tüm süneklik koşullarının sağlanması, mevcut bir yapıda ender gerçekleşecek bir durum olup, ancak bu durumda R = 8 alınabileceği unutulmamalıdır. Perdeli yapılar için de aynı durum sözkonusudur. Kamu yapılarının deprem güvenliğinin belirlenmesinde, Deprem Yönetmeliği’nde öngörülen yüklerin azaltılmadan hesaba katılması gerekir. Deprem yüklerinin taşınmasında mevcut sistem gözönüne alınırken eğer belirsizlikler varsa mevcut sistemin kapasitesi 0.85 katsayısı ile azaltılabilir.

Yukarıda açıklandığı gibi, mevcut yapının süneklik seviyesi en başta olmak üzere, beton kalitesinin ve donatı durumunun belirlenmesinde pek çok belirsizlik sözkonusudur. Bu nedenle deprem güvenliği belirlemesinin, matematik bir problemin çözümü olmadığı unutulmamalıdır. Çözüm ve kontroller birden fazla beton kalitesi ve deprem yükü azaltma katsayısı için yapılmalı ve karşılaştırılarak sonuca ulaşılmalıdır.

Mevcut taşıyıcı sistemin kusurlarının tespiti için binanın mevcut durumu TS500 ve 1998 Deprem Yönetmeliği esas alınarak düşey yük ve deprem etkisi altında (1.4G+1.6Q) ve (G+Q+E) çözümlemesi yapılacaktır. Kesit kontrolünde, eğer binanın projesi yoksa, sınırlı sayıda yapılan donatı tespitleri gözönüne alınabileceği gibi, minimum donatı şartları da kullanılabilir. Yapılan bu inceleme ve kesit kontrolü ile tespit edilen hasar sebepleri hakkında yorum yapılması mümkün olur ve deprem yüklemesi altındaki taşıyıcı sistemin davranışı belirlenir.

3. ONARIM VE GÜÇLENDİRME MALZEMELERİ

Betonarme yapı elemanları için günümüzde çok değişik güçlendirme malzemeleri mevcuttur. Bunlar, özellikleri yüksek olduğu oranda pahalı olup, uygulaması daha çok özen ister. Dikkatsiz ve rasgele yapılacak uygulamadan malzemeden beklenen verimin alınması mümkün değildir. Bu tür malzemelerin seçiminde yaygın kullanım alanı bulmuş, şantiye koşullarına uygun olanları tercih etmek yerinde olur. Malzemenin satın alınması sırasında imalatçısından teknik destek sözü de alınmalıdır. Uygulama sırasında en az günlük belirlenecek deneylerle malzemenin ve uygulamanın kalitesi kontrol edilmelidir. Yapının kalitesinin düşük olması ve çok belirsizlikleri içermesi durumunda, ileri teknoloji ürünleri yerine, olabildiğince uygulaması basit yaygın kabul görmüş malzemeleri tercih etmelidir. Örneğin, beton kalitesi çok düşük bir elemanda epoksi enjeksiyonu, çelik şeritlerle onarım ve karbon lifli malzeme uygulamasının vereceği sonuç şüpheli olacaktır. Ayrıca, onarım ve güçlendirmeye son kararın maliyet analizi yapıldıktan sonra verilmesi gerekir.

3.1. Tamir harçları ile onarım

Tamir harçları elemanlarda yerel olarak ortaya çıkan beton hasarlarının giderilmesinde yaygın biçimde kullanılır. Yüksek basınç dayanımına ve aderans özelliğine sahip olan bu harçların seçiminde, uygulandığı beton yüzeyle iyi yapışması, alt tabaka ile aynı elastiklik modülü, ısı genleşme katsayısına sahip olması beklenir. Bu suretle yükleme durumunda ve sıcaklık değişimiyle ek gerilmelerin çıkması önlenmiş olur. Tamir harcı uygulanan yüzey dışa açık olduğu için atmosfer koşularına dayanıklı olması ve düşük geçirimliliğe sahip olması tercih edilmelidir. Tamir harçları küçük hacimlere uygulandığı için, kalıp kullanılıyorsa, yüksek akışkanlık ve kalıpsız uygulanıyorsa yüksek yapışma özelliği önemli olur. Kururken büzülmesinin düşük olması ve işlenebilme için su/çimento oranını düşürmek amacıyla süper akışkanlaştırıcı içermesi de tercih sebebidir.

Tamir harcı uygulamadan önce yüzeydeki harç, gevşek parçalar, bozulmuş hasar görmüş beton, yağ, boya kalıntıları, kireç, toz ve kir temizlenmeli, yüzey pürüzlendirilmelidir. Kesitte bulunan donatı çeliği kumlanarak, üzerindeki pas temizlenmeli ve üzerine korozyona karşı koruyucu bir kimyasal sürülmelidir. Mevcut donatının kesiti korozyon sebebiyle küçülmüşse, yeni donatı çubukları ilave edilmelidir. Tamir harcı uygulanacak yüzeyde su sızıntısı mevcutsa, bu sızıntı durdurulmalıdır. Eğer tamir harcı uygulaması 20mm den kalın olacaksa ve etriye yoksa, harç kalınlığındaki gerilmeleri alabilmek için, yüzeye tel veya çelik hasır bağlanmalıdır. Konulan hasırla yüzey arasında tamir harcının nüfuz edebilmesi için biraz boşluk bırakılmalıdır. Donatısız yüzeydeki veya donatı üzerindeki harç kalınlığı en az 10mm olmalıdır.

Donatı çubukları veya hasır yerleştirildikten sonra, tamir harcı uygulamasından önce kesit suya doygun hale getirilmelidir. Harç kalıp içine dökülüyorsa, kalıbın özel açılma pencereleri bulunmalıdır. Döküm işlemine başlamadan önce ahşap kalıplar ıslatılmalıdır. Böylece harcın içindeki suyun emilmesi önlenmiş olur. Tamir harcı mala ile sürülebileceği gibi, püskürtülerek de uygulanabilir. Harcın düzeltme işleminden sonra, sıcaklık veya rüzgar gibi nedenlerle hızla kuruyarak içindeki hidratasyon suyunu kaybetmemesi için, bitmiş kesite bakım yapılmalıdır.

3.2. Püskürtme beton ile onarım ve güçlendirme

Aşağıda açıklanan mantolama yöntemi ile yapılacak güçlendirmede, beton kalınlığının az olduğu durumlarda, kalıp yapılması ve betonun yerleştirilmesi zordur. Böyle durumlarda araç, gereç ve beceri kazanmış eleman varsa, püskürtme beton uygulanabilir. Bu uygulama için gerekli donanımın sağlanması külfetini karşılayacak miktarda işin olması da karar için bir etkendir.

Püskürtme beton, yeni inşa edilen yapıların yanında özellikle eski yapıların onarım ve güçlendirme işlerinde geniş bir kullanım alanı bulur. Mevcut kârgir, ve betonarme yapıların yüzlerinin beton tabakasıyla kaplanmasında ve güçlendirilmesinde kullanılır. Püskürtme betonun, özellikle kalıp yapmanın zor olduğu veya ekonomik olmadığı yerlerde, betonun yerleştirilmesi ve sıkıştırılmasının güç olduğu veya betonun ince bir tabaka olarak uygulanması gereken yerlerde kullanılmasının uygun olduğu söylenebilir.

Başarılı bir püskürtme betonun elde edilmesi, donatının uygun seçilmesi ve yerleştirilmesine de bağlıdır. Küçük çaptaki onarım işlerinde donatı kullanılmayabilir. İşin şekline ve beton kalınlığa göre yuvarlak veya hasır donatı kullanılır. Donatı, püskürtme sırasında yerini koruyacak ve az yaylanacak şekilde yerleştirilmelidir. Donatı hasırı pimlerle veya takozlarla beton püskürtülecek yüzeye bağlanarak bu koşul yerine getirilebilir. Küçük çaplı donatılar tercih edilmeli ve gerektiğinde kullanılan büyük çaplı donatının beton tarafından sarılmasına özen gösterilmelidir. Ayrıca; donatı, beton karşı taraftan ve düşeyden az bir sapma ile püskürtülebilecek şekilde yerleştirilmelidir. Donatıların etrafında betonun boşluk bırakmadan püskürtülmesini sağlayacak kadar mesafe bulunmalıdır. Donatıların birbirine, donatının kalıba veya donatının arka yüzeye mesafesi olan bu aralık, en büyük dane büyüklüğüne ve donatının çapına bağlı olmakla beraber, genellikle 50mm önerilir. Püskürtme beton kalınlığının 50mm den büyük olduğu durumlarda bir konstrüktif donatı (büzülme donatısı gibi) koymak uygun olur. Projede öngörülen yerlerine itinalı bir şekilde yerleştirilen donatılar temiz ve aderansı zayıflatacak şeylerden arınmış olmalıdır. Gerek çubukların ve gerekse hasır donatının ek yerlerinde zayıf bölgelerin oluşmasını önlemek için önlem alınmalıdır.

Püskürtülen betonun bir kısmı püskürtme yerindeki sert yüzeye, donatıya veya daha evvel yapılan betona çarparak geri sıçrar. Bu geri sıçrayarak kullanılmaz hale gelen beton oranı püskürtme basıncı, çimento ve su miktarı, agreganın en büyük dane büyüklüğü, donatının miktar ve şekli ile püskürtme tabakasının kalınlığına bağlıdır. Bunlarda değişiklik yapılarak azaltılabilirse de, püskürtme yüzeyinin eğimi önemlidir. Genel olarak sıçrama oranı döşeme gibi yatay yüzeyler için %5~15, duvar gibi düşey yüzeyler için %15~30 iken, tavanlarda yapılan uygulamada bu oran %25~50 arasında değişir. Sıçrama başlangıçta büyük olursa da, daha sonra ilk betonun yüzeye yapışmaya başlamasıyla azalır. Daha çok iri veya çimento hamuru ile sarılmamış malzeme geri sıçradığı için, yüzeyde kalan betonun çimento miktarı yüksektir. Bu durum betonun dayanımını arttırırsa da, betonu büzülme çatlaklarına karşı hassas duruma getirir. Ayrıca, danelerin sıçraması sonucu betonda daha ince daneli agrega çoğalır, az da olsa elek eğrisi değişir. Sıçrayan beton, ne yapışan betona katılmalı ve ne de püskürtme betonun hazırlanmasında kullanılan malzemeye karıştırılmalıdır.

3.3. Epoksi reçinesi ile onarım ve güçlendirme

Epoksi ve benzeri reçineler beton çatlaklarının doldurulmasında ve ince çelik elemanları betona yapıştırmak için kullanılır. Uygulamada epoksi; bu türden olan sıvı reçineler (epoksi, poliester, poliüretan, akrilik gibi) için genel anlamda kullanılmaktadır. Reçineyi oluşturan kimyasal birleşenlerin çeşitlerine ve kimyasal yapılarına, kullanılma oranlarına ve eklenen maddelere bağlı olarak pek çok türleri mevcuttur. Bu nedenle amaca uygun reçinenin seçilmesi önemlidir. Bir mukayese olması bakımından betonun ve epoksi reçinesinin mekanik özellikleri Tablo 1.de verilmiştir. Genel olarak reçinenin kullanım sırasındaki sıvı döneminin uzun olması ve hemen kapta sertleşmeye geçmemesi istenir. Reçinenin betona, yığma duvara ve çeliğe yapışma özelliği çok iyidir ve bu bağda nemle bir azalma görülmez. Uygulamadaki nem ve sıcaklığa bağlı olarak, enjeksiyondan sonra sıcaklıkla sertleşme çabuklaştırılabilir. Genel olarak reçineler 100°C nin üzerinde dayanımlarını kaybederler. Bu nedenle kullanımları sınırlı kalabilir veya yangına karşı korunmaları gerekebilir. Viskozitelerinin enjekte edilecek çatlağın kalınlığına uygun olması gerekir.

Epoksi; betonarme perdeler, kolonlar, döşemeler ve kirişlerdeki çatlakların onarımında yaygın bir şekilde kullanılır. Bu yöntemde çatlak ve boşluklar epoksi malzemesi ile doldurulur. Uygulamaya başlamadan önce beton içinde ses hızı ölçülerek çatlak ve boşluk durumu hakkında bir tespit yapılır. Çatlaklar boyunca yaklaşık 100~150mm derinliğinde ve 10mm çapında, yeterli sayıda delik açılır. Yüzeyde çatlağın dış kısımları genişletilerek V şekline getirilir. Açılan deliklerdeki toz ve gevşek beton parçaları hava ile emilerek temizlenir. Daha sonra çatlağın dış yüzü, enjeksiyonun dışarı çıkmaması için, pasta kıvamlı bir epoksi ile çatlak boyunca yapıştırılır. Açılan deliklere basınçlı uygulama için memeler yerleştirilir. Bu küçük elemanların kenarlarının sızdırmaz bir şekilde kapatılması önemlidir. Uygulamaya en düşük seviyedeki memeye epoksi enjeksiyonu ile başlanır ve epoksinin üst komşu memeden çıkması beklenir. Bu durumda ele alınan meme ucu kapatılarak benzer işlem için daha üstteki memelere geçilir. Epoksi enjeksiyonunun bakımı yapıldıktan sonra, bu bölgelerde tekrar ses hızı ölçülür. Eğer düzensizlikler olduğu gözlenirse işlem tekrarlanır. Epoksi enjeksiyonunda üreticinin öngördüğü kurallara uyulması ve enjeksiyonda ilgili basıncın uygulanması önemlidir.

Epoksi enjeksiyonu genellikle genişliği 0.5~5mm arasındaki çatlaklar için başarı ile uygulanır. Çatlak genişliğinin küçük olduğu durumda (0.1~0.5mm), çatlağın bulunduğu kesitin kum ve fırça ile temizlenmesinden sonra, epoksi dış yüzeyden doğrudan doğruya fırça ile uygulanır. Daha geniş çatlaklarda; rötre, sünme ve sıcaklık etkilerini azaltmak için ek bir doldurucu malzemenin kullanılması önerilir. Çok geniş çatlaklarda çatlak ince kumla doldurulduktan sonra epoksi enjeksiyonu uygundur.

Epoksi kullanımında yerel çatlak onarımı yapıldığı unutulmamalıdır. Bir elemanı veya bir bölgeyi güçlendirmek için genellikle tek başına kullanılmaz. Güçlendirme işleminde diğer yöntemlerle beraber epoksi uygulaması tercih edilir. Örneğin, ek beton kesitlerinin elde edilmesinde mevcut beton yüzü temizleyip epoksi sürüldükten sonra yeni betonun dökülmesi aradaki kaynaşmaya yardımcı olur. Böyle bir durumda da mekanik bazı ek önlemlerin (dikiş donatısı gibi) alınması önerilir. Uygulamanın özel malzeme, işçilik ve alet gerektirmesi maliyeti arttırır.

Epoksi uygulamasının başarısı, bu yöntemle onarılmış silindirler üzerinde yapılacak deneylerle kontrol edilebilir. Başarılı bir uygulamada, silindirin onarılan epoksi-beton yüzeyinden değil, yeni çatlaklarla kırılması gerekir. Deprem yüklemesini temsil etmek üzere yapılan tersinir yükleme deneylerinden, onarım gören kirişlerin çok iyi enerji yutma kapasitesine sahip oldukları belirlenmiştir. Donatıdaki pekleşme nedeniyle, onarılmış kirişlerin, çatlamamış kirişlere göre daha dayanıklı oldukları gözlenmiştir. Ancak, muhtemelen bütün çatlakların doldurulmaması nedeniyle bu tür kirişlerde daha esnek davranış ortaya çıkar. Sonuç olarak, epoksi uygulamasını konu alan deney sonuçlarının genellikle olumlu olduğu söylenebilir. Ancak, kiriş-kolon birleşim bölgelerindeki donatının aderans çözülmesi bu onarım türünün bir üst sınırı olarak görülebilir. Yangına karşı dayanıksızlığı epoksinin bir zayıf tarafıdır. Epoksinin 80^o nin üstünde dayanımını kaybettiği bilindiği için, ilgili durumlarda epoksili yüzeyin yangına karşı korunması gerekir.

Tablo 1. Beton ve epoksi reçinesinin mekanik özelliklerinin karşılaştırılması

3.4. Çelik şeritlerle onarım ve güçlendirme

Çelik şeritlerle onarım ve güçlendirme oldukça yeni bir uygulama olup, bunlar kirişin alt ve yan yüzlerine, kolonların düşey yüzlerine ve kiriş-kolon birleşim bölgesine epoksi reçinesi ile yapıştırılırlar Paslanmaz çelikten olan bu şeritler 1.0~1.5mm kalınlığındadır.

Uygulamada önce beton yüzeyi zımpara ile düzeltilip, yıkanır ve kurutulur. Yüksek viskoziteli epoksi reçinesi beton ve çelik şeridin yapışma yüzeyine sürülür. Basınç uygulayarak 24 saat yapıştırma sağlanır. Şeritler tel ağ ve çimento harcı veya püskürtme beton ile kaplanır. Şeritlerin uygulanmasında beton yüzeyle bütünleşmesi için beton dayanımının yeterli olması gerekir. Şeritlerin düzenlenmesinde basınç ve çekme kuvveti taşıyacak biçimde yerleştirilmesi önemlidir.

3.5. Lif takviyeli plastik levhalarla onarım ve güçlendirme

Bu uygulama çelik şerit yapıştırma işlemine benzer. Hafif olması, korozyon tehlikesinin bulunmaması ve büyük boyutlarda bulunması üstünlükleridir. Ayrıca, elastiklik modülünün küçük olması ve güç tükenmesi durumunda büyük şekil değiştirmeler yapabilmesine sebep olur. Ancak, güç tükenmesine kadar elastik davranışı sebebiyle, malzeme düşük sünekliktedir. Sürekli yük altında başlangıç mukavemetinde % 15~60 a varan önemli azalmaların olduğu bildirilmiştir. Bu nedenle depreme karşı ve sürekli olmayan yük için güçlendirme uygulamalarında yararlıdır. Bu tür plastik levhalar uygulamada bir ve iki doğrultuda takviyeli olarak kullanılır. Özellikleri kullanılan malzemeye göre değişir (Tablo 2). Özellikle betonarme perde ve döşeme ile yığma yapı duvarı gibi geniş düz yüzey uygulamaları ve dairesel kolon, baca, hazne ve tank gibi elemanların onarım ve güçlendirilmesinde tercih edilir.

Uygulamada önce düşük viskositeli bir epoksi astar sürülür, bu kuruduktan sonra epoksili harçla düzgün olmayan yüzey düzeltilir. Bunların üzerine epoksi esaslı bir yapıştırıcı sürülür ve üzerine lif takviyeli plastik levha yapıştırılarak alttaki yapıştırıcının emilmesi sağlanır. Sıva yapılacaksa kum serpilerek bırakılır.

Bunların çelikten en önemli farklılığı davranışının güç tükenmesine kadar tamamen elastik olmasıdır. Bu plastik levhalar, çelik levhalar yerine elemanların eğilme momenti ve kayma dayanımına arttırmak için başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. İnce olduklarından dolayı elemanın rijitliğini ve taşıyıcı sistemdeki kuvvet dağılımını değiştirmezler. Bu durum yerine göre olumlu veya olumsuz bir özellik olarak ortaya çıkar. Buna karşılık kesit sünekliğini olumsuz yönde azaltırlar.

Tablo 2. Lif takviyeli plastiklerin (LTP) mekanik özellikleri (^*akma gerilmesi)

4. GÜÇLENDİRME PROJESİNİN İLKELERİ

Binanın deprem güvenliğinin yeterli olmadığı tespit edildikten sonra, güçlendirme projesinin hazırlanma ilkelerinin belirlenmesi gerekir. Binanın güçlendirilmesine karar verilmesinde, binanın mevcut mimari ve kullanım durumu yanında, muhtemel güçlendirme maliyeti de etkili olur. Güçlendirme işleminin geçerli deprem yönetmeliği kurallarına göre yapılması gerekir. Pek çok binanın bu deprem yönetmeliğinin eski ve muhtemelen daha gevşek kayıtlarına göre ve bazen yönetmelikleri hiç dikkate almadan inşa edildiği unutulmamalıdır. Yapıldığı zamanda deprem yönetmeliğine uygun boyutlandırılmış olan bina, yeni yönetmeliğe göre güvensiz olabilir. Açıklanan teknik işlemler yürütülürken, konu ile ilgili mal sahibi ve kamu yöneticilerine; yapının onarım ve güçlendirilmesinin maliyetleri konusunda bilgi vermek de gerekir.

Güçlendirme projesinin geliştirilmesinde çeşitli seçenekler sözkonusu olur. Özellikle projenin ekonomik olması, mevcut binanın mimari fonksiyonlarının bozulmaması ve kolay uygulanabilir olması tercih edilmelidir. Depremde hasar gören betonarme bir yapının güçlendirmesinde, taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi esas alınmalıdır. Bu işlem sırasında hasar gören elemanlar da onarılıp güçlendirilebilir. Bu çerçevede elemanların ve taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi seçenekleri aşağıdaki gibi verilebilir:

1. Kolonlarda, etriye aralıklarının büyüklüğü betonun yanal basınç etkisinin düşük olmasına ve yükleme sırasında betonun dayanımını daha erken kaybetmesine ve sünekliğin daha az olmasına neden olur.

2. Donatı eklerinde yeterli aderans boyunun sağlanmamış olması, kolonun ve kirişin bu bölgelerde dayanımının düşük olmasına sebep olur.

3. Kayma donatısının veya kenetleme boyunun yeterli olmaması, eğilme göçmesinden önce sünek olmayan kayma göçmesinin meydana gelmesine neden olur.

4. Kiriş-kolon birleşimlerinde yeterli enine ve boyuna donatıların bulunmaması, birleşim bölgelerinin göçmesine götürebilir.

5. Çerçeve taşıyıcı sisteminin rijitliğinin düşük olması, büyük yerdeğiştirmeleri ve bunun sonucu taşıyıcı olmayan elemanlarda önemli hasarları doğurabilir.

6. Komşu binaların derz aralıklarının yeterli olmaması, deprem sırasında binaların çarpışmasına ve hasara neden olabilir.

1. Perdelerdeki büyük boşluk çevresinden deprem sonrası çatlaklar meydana gelebilir.

2. Perdelerin imalat derzlerinde kayma göçmesi ortaya çıkabilir.

3. Donatının yeterli ek boylarının sağlanmamasından eğilme göçmesi meydana gelebilir.

1. Döşemelerin veya onların mesnedini oluşturan kirişlerin taşıyıcı duvarlara kenetlenme şeklinde bir bağı olmaması sistemin en zayıf noktasını meydana getirir. Taşıyıcı bir duvarın göçmesi tüm binanın göçmesine neden olabilir.

2. Taşıyıcı duvarlarda kullanılan harcın kayma dayanımının düşük olması, sistemi yatay yüklere karşı hassas duruma getirebilir.

3. Kat yüksekliğine göre ince olan taşıyıcı duvarlarda deprem sırasında meydana gelen duvar düzlemine dik yerdeğiştirme duvarın göçmesine neden olabilir.

Güçlendirme için bina dışına veya içine, eksenel veya dışmerkez perde yerleştirilerek sistem çözülür. Güçlendirme perdeleri her iki doğrultuda en az ikişer tane olmalı ve bina yüksekliğince devam etmelidir. Binanın kat adedinin ve plandaki alanının küçük olması durumunda perde sayısı üçe de indirilebilir. Gerektiğinde de bunların kalınlıkları veya boyları küçültülebilir. Kapı ve pencere boşluklarının bırakılması için boşluklu perdeye de karar verilebilirse de, boşluklu perdenin kalıp ve donatı detaylarının uygulaması daha çok özen ister.

Betonarme veya çelik güçlendirme perdelerinin, deprem etkisinden oluşan taban kesme kuvvetinin mevcut yapının durumuna göre en az % 70 lik veya benzeri bir bölümünü karşılamasının sağlanması tavsiye edilir. Bu oranın mevcut taşıyıcı sistem kolon ve kirişlerinde ek güçlendirme gerektirmeyecek şekilde belirlenmesi uygundur. Belirlenecek bu koşul perde sayısı ve boyutlarının belirlenmesinde etkili olur. Genel olarak mevcut sistemin normal süneklikte olduğu kabul edilerek ve güçlendirme elemanlarını yüksek süneklikte projelendirilerek, taşıyıcı sistem davranış katsayısı R = 6 ve deprem bölgesine bağlı olarak ilgili A_o katsayısı alınarak hesaplanır.

Elde edilen çözüm sonuçları esas alınarak, mevcut taşıyıcı sistemle, güçlendirme sistemi arasındaki kuvvet akışının sağlandığı gösterilmelidir (Perde uç donatılarının katlar arası sürekliliğinin sağlanması, deprem yüklerinin kat kirişlerinden perdelere geçmesi ve kolonlarla perdenin bütünleşmesinin sağlanması gibi). Perde gövde donatısının sürekliliği, kolonu ve kirişi geçen veya delen tek sıra, kolonlar ve kirişlerde minimum f 16/300mm donatısı ile sağlanabilir. Bu kenetlenme çubuklarının boylarının kolon ve kiriş içinde en az max(10f ; 150mm) ve perde içinde 20f olması tavsiye edilir. Perde uç donatısı hesabında birleştiği kolon donatıları hesaba katılarak, bu donatılar azaltılabilir. Perdede, her iki yüzde ve her iki doğrultuda minimum f 10/200mm (veya çelik hasır eşdeğeri) gövde donatısı yerleştirilebilir. Perde uç bölgesinde minimum bir etriye seçilebilir (ilk katta f 10/100mm ve diğer katlarda f 10/200mm). Gerekli olmadığı durumlarda perde uçlarındaki kolonlar mantolanmayıp, mevcut kolon ile güçlendirme perdesinin bütünleşmesi kolona bağlanan bağ çubukları ile sağlanabilir. Perde uç kolonlarında manto kalınlığının minimum 150mm alınması uygundur. Boşluklu perde düzenlenmesi durumunda pencere altlarında veya kapı üstlerinde bağ kirişlerlerinin düzenlenmesi gerekir. Perde uç bölgesinde, Deprem Yönetmeliği’nin öngördüğü minimum donatı konulmalı ve bu donatının perde yüksekliğince devam etmesi sağlanmalıdır.

A_s (gerekli) < (1.20 ~ 1.50) ´ A_s (mevcut) (kolon - donatı biliniyorsa)

Burada A_c eleman kesit alanı, A_s kolonlarda toplam donatı alanı ve kirişlerde açıklık ve ortalama mesnet çekme donatılarının toplamıdır. Deprem yüklerinin önemli bir kısmı güçlendirme perdeleri ile taşındığı için, kolonlar için yapılan betonarme kesit hesabında N_d / (b d) £ 0.5 f_ck gibi minimum bir koşul esas alınarak, güçlendirmeye karar verilebilir.

Her durumda güçlendirme perdelerindeki deprem momentlerinin ve mantolanan kolon etkilerinin güvenli bir şekilde zemine iletildiği gösterilmelidir. Binanın düzgün sürekli temelleri mevcutsa, perdeler bu temellere mesnetlenebilir. Eğer perde deprem etkilerinin bu temeller tarafından karşılanabiliyorsa, ek temel güçlendirmesine ihtiyaç yoktur. Bazı durumlarda mevcut temelin güçlendirilmesi veya mevcut üzerine yeni temel yapılması gerekebilir. Her durumda da mevcut ve yeni temelin bütünleşmesi sağlanmalıdır.

Temelin düzenlemesinde, mevcut temel durumunun ne şekilde gözönüne alınacağı kararı önemlidir. Mevcut ve yeni temelin bütünleşmesi için ara bir bağ donatısı kullanılabilir (sürekli temel durumunda f 16/400mm ve tekil temel durumunda 12f 16 bağ donatısının kullanılması gibi). Temelde perdenin uçlarında bulunan kolonların dışında, perde temeline oturan ve eksenel kuvveti temel hesaplarında gözönüne alınan kolonların bulunması halinde, bu kolonların çevresinde oluşan kayma gerilmesinin bir üst sınırının olacağı unutulmamalıdır (300~400kN/m² gibi). Temel birleşen kolonlarda yerel manto yapılarak bu gerilme kabul edilen sınıra indirilebilir.

Hafif çatlaklı kirişler, epoksi veya çimento şerbeti enjeksiyonu ile onarılabilir. Betonun ezilmesi veya donatının kopması gibi hasarın ağır olduğu durumlarda, kirişin geçici olarak askıya alınması uygundur. Hasarlı yerel kısımlar, basınçlı su veya hava ile temizlenip, kopan veya burkulan donatıları kesilerek kaynakla eklendikten sonra betonlanması yoluyla onarılabilir.

Kirişler, gerekli durumda dört veya üç tarafından beton manto giydirilerek güçlendirilebilir (Şekil 1).



Mevcut ve yeni betonun bütünleşmesini sağlamak amacıyla, mevcut betondaki beton örtü tabakasının kaldırılması ve yüzeyin temizlenmesi gerekir. Donatı düzeninde uygun kenetlenme, bırakılan uygun boylarla, kaynaklama ile veya kenetleme plakaları kullanılmasıyla sağlanmalıdır. Yeni donatılar döşemedeki deliklerden geçerek kirişi çevreleyen etriyelerle sarılmalıdır. Döşeme delikleri güçlendirme kirişine beton dökmek için de kullanılabilir. Güçlendirme için konulan donatılar, köşegen yönündeki çubuklarla veya çelik plakalarla mevcut donatılara bağlanmalıdır.

Kirişin yalnız mesnet bölgelerinin güçlendirilmesi ile yetinilmesi sözkonusu ise, mesnette döşeme kırılarak açılır, mesnet bölgesi için gerekli ek donatı yerleştirilerek etriyelerle sarılır. Kiriş kesitinin genişletilmesi tek veya çift taraflı olabilir ve kiriş yüksekliği de arttırılabilir. Kirişlerde mesnet kesitinin güçlendirilmesi, döşeme kalınlığının arttırılıp üst donatı eklenmesiyle veya alttan kolonu geçen bir donatı konulmasıyla yapılabilirse de, uygulaması zordur.

Hasar görmüş bir kolonun deprem etkilerini taşıyabilir duruma getirilmesi veya yatay yük taşıma kapasitesinin arttırılması için kolonların güçlendirilmesi gerekebilir. Kolonun eğilme dayanımı kesit alanının büyütülmesiyle ve yeni boyuna donatılar ilave edilerek sağlanır. Buna karşılık kesme kuvveti dayanımı ve sünekliği, enine donatının sıklaştırılmasıyla gerçekleştirilir. Binanın planında kolonların kesitlerini birbirine yaklaştırmak sistemin davranışının dengeli olmasını sağlar. Kolonlarda hasar durumuna göre çeşitli onarım ve güçlendirme türü sözkonusu olabilir. Kirişlerde olduğu gibi kolonlarda da 0.1~5mm genişliğindeki çatlaklar epoksi reçinesi ile onarılabilir. Bu amaçla 0.20~1.00m aralıkla açılan deliklerden epoksi aşağıdan başlayarak yukarı doğru enjekte edilir. Daha büyük çatlaklara çimento şerbeti enjeksiyonu uygun düşebilir. Ancak, güçlendirilen bölgelerin yapılacak deneylerle kontrol edilmesi gerekir.

Eğer, kolonda yerel olarak beton ezilmesi varsa, bu bölgenin temizlenmesi, pürüzlendirilmesi duruma göre etriye veya boyuna donatı ilave edilmesi uygundur. Beton dökülmeden, mevcut yüzeylerin suya doygun duruma getirilmesi, eski ve yeni betonun bütünleşmesini sağlar. Bu amaçla özel kalıp kullanılması ve kesitin şişirilerek beton dökülmesi veya tamir harcı kullanılması uygun olabilir. Betonun sertleşmesinden sonra fazla olan kısımlar kazınır (Şekil 2).

Kolonun taşıma gücünün arttırılması için yaygın olarak kullanılan diğer bir yöntem de kolonun mantolanmasıdır. Mantolamada mevcut kolona, beton kesiti ve donatı eklenir. Mevcut ve yeni kolonun bütünleşmesini sağlamak için ara yüzün pürüzlendirilmesi gereklidir. Manto kalınlığının, betonlama sırasında boşluk kalmaması için, 100mm den az olmaması uygundur. Uygulamadaki duruma göre kolon bir, iki, üç ve dört tarafından mantolanabilir (Şekil 3).



Ancak, tüm çevreyi kaplayan bir mantolama tercih edilmelidir. Bu suretle mevcut ve yeni beton arasında tam bir kuvvet iletişimi sağlanabilir. Tüm çevrenin mantolanmaması durumunda, mevcut kolonun boyuna donatısının ve etriyesinin meydana çıkarılarak, yeni etriyelerin bunlara doğrudan veya bir bağ parçası ile kaynaklanması gereklidir. Dört taraftan mantolamada yüz pürüzlendirilmesi genellikle yeterli olursa da, büyük etkiler sözkonusu olduğunda beton örtü tabakasının kaldırılması uygun olur. Özellikle bir, iki ve üç taraflı mantolamada, mevcut kolonla manto kısmının bütünleşmesine özen gösterilmelidir. Bu amaçla L şeklindeki kenetlenme donatısı kullanılabilir. Kolon mantolanması durumunda ek donatıların da basınç ve çekme kuvveti alabileceğini düşünerek, bunların kenetlenmesinin sağlanması ve manto gereken katlar arasında donatının sürekliliğinin sağlanması önemlidir. Kolonun normal ve kesme kuvvet kapasitelerinin arttırılmasında, manto donatılarının döşemeyi delerek kiriş-kolon birleşim bölgesini geçmesine ihtiyaç olmayabilir. Ancak, bu durumda kolonun moment kapasitesi arttırılmadığı gibi birleşim bölgesi de güçlendirilmemiş olur. Eğer, yapının güçlendirilmesi sırasında yatay deprem yüklerinin karşılanması için perdeler öngörülmüşse, bu tür mantolama kabul edilebilir. Böyle bir durum sözkonusu değilse, döşemede açılacak deliklerden boyuna donatının devam ettirilmesi ve bu deliklerin beton dökmeyi sağlayacak büyüklükte olması gereklidir (Şekil 4). Bunun gibi manto kısmında, kolonlar için öngörülen konstrüktif kurallara uyulması gerekir.

Kolonlar lif takviyeli plastik levhalarla sarılarak da onarılıp, güçlendirilebilir. Bu suretle kolon rijitliğinde önemli bir değişiklik oluşmadığı için, taşıyıcı sistemde bir iç kuvvet değişimi ortaya çıkmaz. Bunun gibi, onarım ve güçlendirmede çelik lamalar da kullanılabilir. Ancak, eğer kolonun kirişle birleşim bölgesini geçen bir onarım veya güçlendirme sözkonusu ise, katlar arasında normal kuvvet ve eğilme momenti iletiminin gözönüne alınması gerekir.

Depremde en fazla hasar gören kiriş-kolon birleşim bölgeleri, taşıyıcı sistemin en çok zorlanan ve güçlendirilmesi en zor olan kısımlarını oluşturur. Birleşim bölgesinde farklı doğrultudaki elemanlar birleşerek, kesit etkileri birbirleriyle dengelenir. Deprem yükleri altında bu bölgede kesme kuvveti dayanımının ve donatı kenetlenmelerinin yeterli olmaması en çok rastlanan hasar türlerini oluşturur. Ayrıca, büyük şiddetteki depremlerde birleşim bölgesine birleşen kesitlerde meydana gelen plastik mafsallar sonucu büyük dönmeler, donatıda aderans çözülmesi sonucu kaymalar ve geniş çatlaklar oluşabilir. Deprem etkisinde birleşim bölgesinin iki tarafındaki eğilme momentinin farklı işarette olması, kiriş kesitinde zıt gerilme durumları doğmasına ve bunun sonucu donatının birleşim bölgesinden çekilip çıkarılmak istenmesine yol açar. Bu nedenle donatı kenetlenmelerine ve eklerine özen göstermek gerekir.

Hasarın daha da yaygın olması durumunda, kiriş-kolon birleşim bölgesi, çelik şeritler yapıştırılarak ve sarılarak güçlendirilebilir. Bu suretle, kesitlerin eğilme momenti kapasiteleri arttırılırken; sarılan şeritler, bu bölgede oluşturulan enine basınçla, betonun dolayısıyla elemanın sünekliği arttırılır. İhtiyaç olduğunda süneklik artırımı için etriyeleri eksik olan kolon ve kiriş kesitlerinde sadece sargı şeritleri kullanılabilir. Uygulama için bölgedeki ezilen beton temizlenir, yüzeyler düzetilir ve özel yapıştırıcılar kullanılarak boyuna çelik şeritler yapıştırılır. Yapışmanın tam olması için şeritlerin betona işkence aletleriyle bağlanması gerekebilir. Daha sonra sargı şeritleri sarılarak uçları birbirinin üzerine yeterli boyda gelecek şekilde yapıştırılır. Bu sırada kiriş sargı şeritlerinin, o bölgedeki döşeme kaplamasının kaldırılmasından ve döşemede delikler açıldıktan sonra uygulanabileceği unutulmamalıdır. Betonda enine basıncın yeterli şekilde oluşması için şeritlerin geniş (~50mm uygun genişlik) olması ve birbirlerine yakın ( ~0.20m uygun aralık) yerleştirilmesi gerekir. Bu tür uygulama özel özene ihtiyaç gösterir. Ayrıca uygulanan güçlendirme şeklinin basit bile olsa, deneyle kontrolü önemlidir. Bütün bu işlemlerden sonra, bölgenin sıvanması ve şeritlerin kapatılması gerekir.

Mevcut yapının yanal yük dayanımı yeni yapı elemanlarının eklenmesiyle arttırılabilir. Bu elemanlar uygun projelendirildiğinde deprem etkisinin büyük bir kısmına karşı koyarak, mevcut sistemin yükünü önemli ölçüde azaltırlar. Kullanılacak yeni taşıyıcı eleman, mevcut yapının taşıyıcı sistemine ve hasar durumuna bağlıdır. Yeni elemanlarla tüm sistemin deprem davranışının değişebileceği unutulmamalıdır. Güçlendirme için öngörülen yeni elemanlarla sistemin rijitliği arttırılacağı için, genellikle deprem kuvvetleri de artar ve etkiler sistemde değişik bir dağılımla ortaya çıkar. Yeni elemanların yapı içinde düzgün dağıtılmasıyla, etkilerin belirli bölgede yığılması ve istenmeyen burulma etkilerinin meydana gelmesi önlenmiş olur. Mevcut ve yeni elemanlar arasındaki kuvvet geçişinin ve bütünleşmesinin sağlanması için ara bölgelerin özenle ele alınması ve projelendirilmesi gerekir.

Perdelerin yerlerinin seçiminde, deprem yükleri altında ek burulma momenti meydana getirilmemesine ve kütle ve rijitlik merkezlerinin olabildiğince yaklaşmasına özen gösterilmelidir. Yeni perdelerin yerlerinin, mevcut perde ve kolon düzenine dikkat edilerek belirlenmesi gerekir. Perdenin iki kolon arasında bulunması tercih edilmelidir. Bazı durumlarda bir taraftan bir kolona birleşmesi kabul edilebilir. Hiçbir kolona bitişik olmayan doğrudan döşemeyi delip geçen perde-döşeme arasında çok büyük gerilme yığılmaları oluşacağı için kabul edilmemelidir. Binanın dışına doğrudan kirişe bitişik yerleştirilen perde, de sistemde ek zorlamalar oluşturması bakımından tercih edilmeyebilir.

Bina dışına yerleştirilen cephe perdeleri, mimari fonksiyonları bozmaması ve bina dışından inşa edilebilmeleri bakımından tercih edilir. Ancak, bu durumda da binanın cephelerinde bulunan pencereler dolu perde yapımını önler ve perdenin boşluklu olarak ortaya çıkmasına sebep olur. Boşluklu perdeler dolu perdelere göre daha sünek olmasına karşılık inşası ve donatı detayları daha fazla özen ister. Binanın cephesinde balkon bulunması güçlendirme perdesinin düşey sürekliliğinin oluşturulmasında zorluklar çıkarır (Şekil 5).


Binanın dışında kalan perdelerin mevcut kirişle ve kolonlarla bağlantılarının yapılarak sistemin bütünleşmesinin sağlanması önemlidir. Perdeye komşu kolonlar mantolanarak perde ile birleştirilirse, bütünleşme daha sağlıklı biçimde yapılabilir. Eğer böyle bir durum sözkonusu olmazsa, kat seviyelerindeki kirişlere yapılacak bağlantılarla perdenin mevcut sistemle bütünleşmesi gerekir. Yeni perdenin temeli, mevcut temeller kullanılarak veya yeni temel eklenerek oluşturulabilir.

İç perdeler planda binanın iç kısımlarında bulunurlar. Bunlar genellikle iki uçtaki kolonu mantolayarak onlarla bütünleşirler (Şekil 6).

Şekil-6 Eksenel perde durumunda donatı düzeni

Bu durum perdenin mevcut sistemle bütünleşmesini sağlayacağı gibi, perdenin uçlarında meydana gelecek çekme kuvvetinin kolon basınç kuvvetini gözönüne alarak azaltılmasını da sağlar. Bunun yanında perde temelinin düzenlenmesinde kolon basınç kuvvetinin olumlu katkısı hesaba katılmış olur. Kapı ve pencere boşluğunun bulunması durumunda perde bir uçtan komşu kolona bağlanırken, diğer taraftan perde için bir uç bölgesi oluşturulur. Her iki durumda da perde kat seviyelerinde döşemeyi başlık bölgelerinde deler, bu suretle başlık donatılarının sürekliliği sağlanır. Bunun yanında perde gövdesinde döşemede yer yer boşluklar açılarak, hem beton dökümü için kolaylık sağlanırken, bu boşluklara yerleştirilecek çapraz donatılarla perdenin katlar arası bütünleşmesi daha da rahatlatılmış olur (Şekil 7).

Eğer perdenin bir ucu kolonu dört kenardan mantolayarak bağlanmıyor, sadece kolonun üç, iki veya bir kenarı ile birleşiyorsa, kolon ile perde arası bütünleşmeyi komşu kolon yüzeylerine belirli aralıklarla yerleştirilecek bağ (dikiş) donatıları ile sağlamak mümkün olur.

Perdeler kolon ve kirişlerin oluşturduğu çerçeve gözlerindeki bölme duvarları perdeye dönüştürülerek, güçlendirme yapılabilir. Kolon ve kiriş eksenleri arasında kalan bu tür perdeler mimari düzeni en az rahatsız ettikleri için tercih edilirler. Yapının kiriş ve kolonlarındaki hasar az ise veya onarımla eski duruma getirilmişse, bölme duvarlarına taşıyıcılık kazandırılması, özellikle iki veya üç katlı yapılarda yeterli olabilir. Bina kat adedinin az olması nedeniyle bina deprem yükü yığma yapı davranışına yakın bir çalışma şekli ile karşılanır. Böyle bir durumda kat perdelerinin komşu kiriş ve kolonlarla bütünleşmesinin sağlanması önemlidir. Perdeye komşu kiriş ve kolonlar güçlendirme sisteminin bir parçası olduklarından, katlar arası kuvvet iletimin yapılabilmeleri gerekir. Eğer bu elemanlarda önemli hasar varsa, beton veya donatılarından şüphe ediliyorsa, katlar arası kuvvet akışının sağlanması için tedbir alınması gerekir. Bu amaçla perde başlıklarının sürekliliğinin sağlanması için başlıklar genişletilebilir. Her durumda da kolon ve kirişler ile perde arasında kesme kuvvetinin iletilmesi için dikiş donatısı kullanılır. Bu amaçla dikiş donatıları epoksi ile kolon ve kirişe bağlanabildiği gibi, kaynaklı donatı birleşimi de kullanılabilir. Kirişlerle perdenin beraber çalışması da benzer şekilde sağlanabilir. Ancak, böyle bir değişiklikle, mevcut taşıyıcı elemanlardaki zorlamalar tamamen farklı değerler alabilir. Düşey yükler altında basınca çalışan bir kolon, deprem yükleri altında çekme kuvveti ile zorlanabilir. Çok katlı yapılarda eksenel perde uçlarda genişletilerek kolonu sarması öngörülerek, bu manto kısmından perde uç donatılarının sürekliliği kolayca sağlanabilir.

Genellikle kolonlardan oluşan çerçeve sistemlerinin perdelerle güçlendirilmesine gidilir. Ancak, perdeler rijitlikleri nedeniyle deprem kuvvetinin önemli bir kısmını alırlar. Buna karşılık sistem yükünü aldıktan sonra ilave edildikleri için, normal kuvvetleri kendi ağırlıklarından ibarettir. Sadece yeni olarak gelecek hareketli düşey yüklerin taşınmasında yardımcı olurlar. Perdelerin temelleri mevcut temellerde faydalanılarak oluşturulabilir Ancak, normal kuvveti küçük, eğilme momenti büyük olan perdelere temel düzenlenmesi ortaya çıkan büyük çekme gerilmelerinden dolayı zorluklar ortaya çıkar. Temelin çekme gerilmesi almadığı kabul edilerek temelin bazı bölgelerde zeminden yerel olarak ayrıldığı kabulü yapılması gerekli olur. Temeli kalın yaparak bu bölgeleri sınırlandırmak mümkün olabilir. Bunun yanında, daha etkili bir çözüm, komşu kolonları da içerecek şekilde sürekli veya plak temel düzenlenmesidir. Bu suretle kolonların normal kuvvetlerinden faydalanarak perdeye komşu tekil temeller birleştirilerek büyük bir perde temeli yapılması gerekebilir (Şekil 8).

Şekil-8   Normal kuvveti düşük perde temelinin oluşturulmasında komşu kolonların normal kuvvetlerinden faydalanılması

Zemin güvenlik gerilmesinin yeterli olmadığı yerlerde, temel genişletmesinin yanında, zeminin iyileştirilmesi de düşünülebilir. Bunun gibi, deprem etkisi durumunda, etkinin kısa süreli olması nedeniyle zemin emniyet gerilmesinin üstündeki bazı yerel gerilme artışlarına müsaade edilebilir. Perde için yapılan yeni temellerin mevcutlarla beraber çalışması ve perdenin ana donatılarının temele kenetlenmesi sağlanmalıdır. Bu amaçla temelin ortak yüzeyine epoksi sürmek ve dikiş donatıları yerleştirmek önerilir.

Taşıyıcı sistem betonarme perdeler yerine çelik çaprazlar kullanılarak güçlendirilebilir. Bu durumda en basit uygulama kiriş-kolon düzlemine yerleştirilecek çaprazlar yanında kolon ve kirişe bitişik konulacak çelik elemanlarla yapılabilir. Eksenel çelik çaprazlar yanında dış merkez çaprazlar da kullanılabilir (Şekil 9).





Ancak, bu durumda dışmerkezlik nedeniyle kuvvetlerin alınması yeni güçlükler doğurabilir. Çaprazlar betonarme çerçevenin içinde oluşturabildiği gibi, dışında da oluşturulup ona bağlanabilir. Kolona ve kirişe bitişik olan çelik elemanlarla kuvvetin olabildiğince düzgün yayılı iletilmesi sağlanır. Ancak, çaprazlar nedeniyle köşelerde büyük yoğun çekme ve basınç kuvvetlerinin betonarme ve çelik taşıyıcı sistem arasında iletilmesi gerekir. Özellikle, beton kalitesinin çok düşük olması durumunda büyük köşe levhalarına ihtiyaç duyulur. Çaprazlı çelik kafes sistemde kuvvetlerin kattan kata geçmesinin sağlamasına özen gösterilmelidir. Bunun için kolona bitişik düşey çelik elemanların katlar arası sürekliliğinin sağlanması gereklidir. Çelik elemanların rijitliklerinin betonarmeye göre düşük olması nedeniyle, yatay deprem yüklerinin önemli bir bölümünün taşıtılması ancak çok büyük çelik kesitleriyle mümkün olur. Bunun yanında mevcut betonarme sistemle çelik sistemin bütünleşmesini sağlamak ve betonarme sistemde oluşan deprem kuvvetlerinin önemli bir kısmını çelik taşıyıcılara iletmek ayrıntılı çalışma gerektiren bir husustur.

Şekil-10 Dişli döşemeli kalıp planında güçlendirme perdelerinin yerleşimi

Şekil 10.da güçlendirme yapılan bir binanın kat planı görülmektedir. Her iki doğrultuda ikişer perde öngörülmüştür. Asmolen döşemede geniş kirişlerin bulunması nedeniyle perde başları kolonları sarmadan sadece komşu olarak düzenlenmiş olup, bu uç bölgelerinden donatının sürekliliği planlanmıştır. Planda bir kolonunda muhtemelen meydana gelen hasar nedeniyle mantolanmış olduğu görülmektedir.

Şekil-11 Kirişli plak döşemeli kalıp planında güçlendirme perdelerinin yerleşimi

Şekil 11.de kirişli bir döşemede perde düzeni görülmektedir. Perdelerin kolonlarla olan bütünleşmelerinde mimari durum ve binanın iki tarafından komşu bina bulunması etkili olmuştur. Pencere nedeniyle boşluklu olarak ortaya çıkan perdelerde de uç donatılarının kirişleri delmesi gerekmektedir. Öngörülen perde durumuna ait temel düzeni Şekil 12.de verilmiştir.

Şekil-12 Güçlendirme perdeleri için öngörülen yeni temeller

Şekil-13 Kirişli döşemeli betonarme sistemde çelik çaprazlarla yapılan güçlendirme

Şekil 13.de çelik çaprazlarla güçlendirilen binanın kalıp planı görülmektedir. Her iki doğrultuda iki çelik çapraz perdesi bulunmakta olup, katlar arası bağlantının yapılması için mevcut betonarme çerçeveye dışmerkez olarak yerleştirilmiştir. Düşey elemanlar kat döşemesini delerek katlar arası bağlantıyı sağlamaktadır. Şekil 14.de de bu çelik çaprazları betonarme döşemeye tespit edilen yatay elemanlar ve çelik elemanların birleşim bölgesi görülmektedir.

Şekil-14 Kirişli döşemede, çelik çaprazların döşeme, kiriş ve kolonla bütünleşmesi Dişli Döşemede, çekil çaprazların döşeme, kiriş ve kolonla bütünleşmesi

Yığma yapılarda düşey yükler ve deprem yükleri taşıyıcı duvarlarla karşılanır. Bu tür yapılarda taşıyıcı duvarlardan başka, ince bölme duvarları da bulunur. Bunların kuvvetler taşımasındaki katkıları küçük olduğu için ihmal edilir. Yığma duvarlar özellikle çekme gerilmelerine karşı zayıftırlar ve güç tükenmesini bu gerilmeler kontrol eder. Bu zayıflık duvarda donatı kullanılarak giderilmeye çalışılır. Ancak, bu tür donatılı yığma duvar uygulaması, yurdumuzda yaygın değildir. Buna karşılık küçük yerleşim birimlerinde donatısız yığma yapı yaygın olarak kullanılır. Depremlerde yığma yapılarda önemli hasarlar meydana geldiği tespit edilmiştir. Bazılarının duvarlarında çatlaklar meydana gelirken, bazıları da kullanılamayacak kadar hasar görmüştür. Hasar görenlerin hasar türünün tespit edilmesi ve onarılıp güçlendirilmesi önemlidir. Dinar Depremi (1995) nde önemli sayıda yığma yapı hasar görmüş ve bunların güçlendirilmesi için ayrıntılı bir çalışma yapılmıştır. Bu bölümde bu çalışma özetlenmektedir.

Deprem Yönetmeliği (1998) esas olarak betonarme ve çelik yapılara dönük hazırlanmakla beraber, yığma yapılar için de genel minimum kurallar ve sınırlandırmalar içermektedir. Bunlar yapının kat sayısı, taşıyıcı duvar kalınlıkları, kapı ve pencere boşluklarının boyutları, taşıyıcı duvar mesnetlenmemiş uzunluğu, lento ve hatıl boyutlarını kapsamaktadır. Yönetmelik bu minimum kuralların yerine getirilmesi durumunda, ayrı bir deprem yükü çözümlemesine ihtiyaç olmadığı ve çözümlemenin sadece yapının davranışının belirlenmesi bakımından yapılabileceğini bildirmektedir. Deprem çözümlemesi durumunda eşdeğer deprem yükü yöntemi uygulanabilir ve toplam eşdeğer deprem yükü (taban kesme kuvveti) hesabı betonarme binalarda olduğu gibi yapılabilir:

Burada A_o etkin yer ivmesi katsayısı, I bina önem katsayısı, S spektrum katsayısı, (yığma yapılar için 2.5), R_a deprem yükü azaltma katsayısı (yığma yapılar için 2.5), W toplam bina ağırlığı, G_i sabit yükler, Q_i hareketli yükleri (konutlar için 2.0kN/m²) ve n hareketli yük katılım katsayısı (konutlar için 0.30) olarak tanımlıdır.

Yönetmelikte bina kat adedi, deprem bölgesine bağlı olarak 2 (Deprem bölgesi 1), 3 (Deprem bölgesi 2 ve 3) ve 4 (Deprem bölgesi 4) olarak sınırlandırılmıştır. Ek olarak bir bodrum kat ve normal katın alanının %25 ini geçmeyen bir çatı katına da izin verilmektedir. Taşıyıcı duvarlarda kullanılacak blokların en fazla %35 boşluklu olabileceği ve minimum brüt basınç dayanımının da 5MPa ve bodrum katlarda kullanılacak taşların da minimum basınç dayanımının 10MPa olması gerektiği öngörülmüştür.

Yığma yapıda birbirine dik doğrultuların her biri boyunca uzanan taşıyıcı duvarların, pencere ve kapı boşlukları dışında, toplam brü