Yapı denetimi ve kalite kontrolu deprem bölgelerinde ve dışında kalan yapılarda yapısal hasarları ve can güvenliğini önlemede birincil koşul olmalıdır. Ayrıca yapıların amaca uygun olarak güçlendirilebilmesi için yapısal davranışın iyi bilinmesi gerekir. Çerçeve yapılarda dolgu duvarların deprem sırasında bir “fiktif basınç çubuğu” olarak davranması yapı ve can güvenliği açısından çok yararlı olmaktadır. Dolgu duvarların çevre kolonlarına kamalarla bağlanarak yapının rijitliğine katkısı sağlanmalıdır.Yapıların güçlendirilmelerinde deprem perdelerinin yapıya eklenmesinin en etkili çözüm olduğu görülmektedir. Bu nedenle, depremde en fazla hasar gören çıkmaların takviyelerinde çıkmaların altlarına betonarme perdeler ilave edilmesi de en akılcı çözüm olarak görülmektedir. Yeni teknoloji ürünü karbon lifli malzemelerin güçlendirme amacıyla kullanılmasında çok dikkatli davranmalıdır. Kolonlarda etriye sıklaştırması ve sarma bölgelerinde etkili olan bu malzemelerin kirişlerde takviye amacıyla kullanılırken beton sınıfının en az C 17 olmasına özen göstermeli ve güçlendirme detayları iyi çözülmelidir.

I- GİRİŞ :

Yapı ve can güvenliği açısından deprem kadar önemli olan donatının korozyonuna karşı hiçbir önlem alınmadığı ve bu bağlamda beton kalitesine ve donatı pas paylarına yeteri kadar özen gösterilmediği bilinmektedir. Bu durumlarda korozyon nedeniyle donatı hacmi artmakta, kesiti azalmakta ve hatta yok olmaktadır. Beton kalitesinin zayıf oluşu nedeniyle de zaten az olan beton örtüsü parçalanmakta ve su basman seviyesi altındaki kısa kolonlar aniden düşey yer değiştirmeye uğrayarak yapıların göçmelerine neden olmaktadır.

Depremde yapıların en çok hasar gören yerlerinin başında çıkmalar gelmektedir. Deprem sırasında fazla salınım yapan bu kısımların sonradan güçlendirilmelerinde de hem yasal açıdan hem de yapısal açıdan büyük sorunlar yaratmaktadır. Yeni yapılarda en iyi çözüm, rant kaygısını bir tarafa bırakarak imar yönetmeliklerinde çıkmaların yasaklanması olarak görülmektedir. Hasar görmesi doğal olan bu çıkmaların güçlendirilmesi için, çıkmaların altlarına perde duvarlar yapılması en iyi çözüm olarak görülmektedir. Bu çözüm ise belediyelerde şu anda yürürlükte olan imar yönetmelikleri açısından büyük sorunlar yaratmaktadır. İşin içinde can güvenliği olması nedeniyle halihazırda güçlendirmesi yapılacak eski binalarda bir istisna yaratılarak gerekli düzenlemeler yapılıp çıkmaların altına perde duvar yapılmasına izin verilmelidir, bazı belediyelerin buna izin verdikleri bilinmektedir.

Yapıların güçlendirilmesi sırasında onarım ve güçlendirme arasındaki fark iyi anlaşılmalıdır. Onarım yapıyı eski haline getirmek, güçlendirme ise yapıyı eski durumundan daha da güçlü hale getirmektir. Çatlakların reçine ile doldurulması bir onarım işi, yapıya deprem perdelerinin eklenmesi ve kolonların mantolanması ise bir güçlendirme işlemidir. Yapıların güçlendirilmesinde yapının deprem sırasındaki davranışı göz önünde tutulmalıdır süneklik kavramı iyi anlaşılmalıdır. Güçlendirme de en etkili yolun deprem perdelerinin yapıya eklenmesinin en iyi yol olduğu bilinmelidir. Güçlendirme de betonarme, çelik ve karbon lif lerinden yapılmış bez, laminat ve karbon çubuklar gibi çeşitli malzemeler kullanılabilir. Ancak, bu malzemeler kullanılırken gelişigüzel kullanılmamalıdır. Yapının davranışı, sünekliği, yapıda eskiden kullanılan malzeme ile güçlendirme için kullanılacak malzemenin fiziksel ve mekanik özellikleri örneğin elastisite modülü-basınç ve çekme dayanımları göz önünde bulundurulmalıdır.

Yapıların statik ve betonarme hesapları ile proje ve detayları ne kadar düzeyli olursa olsun, inşaat sırasında imalatların denetimine özen gösterilmediği takdirde, bu tür yapılarda yapısal hasarlar için deprem beklenmesine gerek kalmayacağı açıktır. İmalatlardaki işçilik kusurları ve denetim yetersizliği de deprem hasarları kadar önemli hasarlar doğurmakta, yapıların kısmen veya bütünüyle göçmesine neden olabilmektedirler.

Fotoğraf 2

Fotoğraf 2. de ise yine aynı malzemenin kullanıldığı aynı yapıdaki bir kiriş görülmektedir. Kolon kiriş birleşim yerinde etriyelerin durumu ve betondaki boşluklar başka bir açıklamaya yer bırakmamaktadır. Siz hangi malzemeyi kullanırsanız kullanın, işçilik ve denetim kalitesi iyi olmadıktan sonra bu yapının güvenliği tehlikede sayılır.

Baca imalatlarındaki işçilik hataları bile bacaların depreme gerek kalmaksızın bir orta şiddetteki rüzgarda yıkılmalarına neden olmaktadır. Fotoğraf 5. ve 6. de bu durum açıkça görülmektedir. Yeni yapılmakta olan bir baca orta şiddetteki bir rüzgarla hemen yıkılmaktadır. Bu durumun çatıya verdiği zararı ve yıkılma yönünün diğer tarafa olması durumunda insanlara verebileceği zararı tahmin etmek hiçte zor değil. Deprem sırasında olacakları da kolayca öngörebiliriz.

Fotoğraf 5	Fotoğraf 6

Betonarme bir yapı için en kötü çevre koşulları, zemin ve çevredeki aşırı tuz oranı, aşırı sıcaklık ve nem olarak özetlenebilir. Böyle bir çevre ile kötü inşaat uygulamaları ve zayıf beton imalatını etkileşimi sonucu, betonda karbonlaşma, sülfat tuzlarının betona hücumu sonucu donatının koruyucu beton örtüsü pas payının ayrışması, klorun donatıya hücumu ve ortamdaki oksijenle birlikte donatının paslanmasına yani korozyon‘una neden olmaktadır (5,6,7). Kesitlerini kısmen veya tamamen kaybeden boyuna donatı ve etriyeler, yük taşıma özelliklerini kaybederek aniden burkulmakta ve betonarme bir yapının kısmen veya bütünüyle göçmesine neden olabilmektedir. Böyle bir durum Fotoğraf 4. da görülmektedir. Su basman seviyesi altında kalan kısa kolonun donatısının korozyon nedeniyle yok olan etriye ve kesiti yetersiz hale gelen boyuna donatının kötü kalitedeki betonu patlatarak aniden burkulması ve yapıda meydana gelen ani düşey yer değiştirme yapının yıkılmasına neden olmuştur. Yapı denetiminin ve kalite kontrolunun önemini burada bir kez daha vurgulamakta yarar var. Bu gün deprem bölgesinde bu sorunun en az deprem hasarları kadar önemli bir sorun olduğunu unutmamak gerekir. Korozyona ve ondan doğacak yapısal hasarlara karşı önlemlerin hızlı bir şekilde alınması gerekmektedir.

Fotoğraf 4

Korozyonun önlenebilmesi için beton kalitesine önem verilmeli, yapıda işçilik iyi denetlenmeli, pas payı yapının bulunduğu çevreye göre en az TS 500 değerlerinde tutulmalı ve gerekirse paslanmayı önleyici beton katkı maddeleri kullanılmalıdır (3). Ancak kullanılan diğer katkı maddelerinde klor olmamasına veya belirli değerlerin altında tutulmasına özen gösterilmeli ve bu değerler ilgili Türk Standartlarında açıkça belirtilmelidir. Hatta su basman seviyesi altında zeminle temasta bulunan yapı elemanlarında gerekli yalıtımlar yapılmalı, en az BS 25 betonu kullanılmalı ve pas payı da en az 50 mm olmalıdır. Ayrıca donatı korozyona karşı kimyasal maddelerle kaplanmalıdır . Dolgu için kullanılacak malzemenin sülfat tuzları ve klor içermemesine özen gösterilmelidir.

III- YAPILARIN DEPREM SIRASINDA DAVRANIŞI :

Deprem sırasında hasar görmüş bir yapının güçlendirilme projelerinin iyi hazırlanabilmesi için yapıların depremde davranışlarının iyi bilinmesi gerekmektedir. Yapının davranışına bakılarak statik ve betonarme hesaplarda o an dikkate almayı düşünemediğimiz bazı konulara çözüm getirebilir ve çok basit yerlere ilave donatılar konularak bir çok sorun çözülebilir.

Yapının deprem sırasındaki davranışını göstermek için Şekil 1. deki yapı seçilmiştir.



Bu yapı 2 katlı betonarme ve çelik kompozit bir yapıdır. Deprem sırasındaki davranışı ise Şekil 2. de görülmektedir.

Deprem kuvvetlerinin etkisi altında, yapı sanki dans etmektedir. Şekilde gösterilmemesine karşın eğer yapıda çıkmaların olduğu düşünülürse, çıkmaların ne kadar fazla salınım yapacağı da apaçıktır. Yapının bu davranışına bakılarak, burulmanın çok önemli bir sorun olarak ortaya çıktığı görülmektedir. Taşıyıcı sistemde ve donatı detaylarında gerekli önlemler alınmadığı takdirde kolonların burulmanın etkisiyle kesileceği ve yapının göçeceği açıktır. Deprem bölgelerinde görülen hasarların bir kısmı böyle gelişmiştir. Yapının Şekil 2. deki davranışına bakılarak, deprem sırasında yapının burulması sonucu mimari mekanların kolayca yer değiştirebileceği anlaşılır. Kurtarma çalışmaları sırasında bu durumla çok sık karşılaşılmıştır.

Yapının Şekil 2. de gösterilen davranışı yapabilmesi için belli bir “süneklik” göstermesi gerekir. Deprem sonrası çok sık konuşulmaya başlayan “süneklik” tanımını çok basit bir şekilde yapılmasında yarar var. Yapı deprem kuvvetlerinin belli bir değerine kadar doğrusal elastik yer ve şekil değiştirme gösterir Şekil 3..



Doğrusal elastik yer değiştirme d e olarak belirlensin. Deprem kuvvetlerinin belli bir değerinden sonra betonda çatlama, donatıda akma başlar ve yapı doğrusal olmayan bir davranış gösterir. Buna plastik yer-şekil değiştirme denir. Yük-yer değiştirme grafiği artık eğridir. Bu doğrusal olmayan yer değiştirmeye de plastik yer değiştirme d p denir Şekil 3. Diğer bir anlatımla yapıların kendilerine etkiyen dış yükler altındaki davranışları elasto-plastiktir “Süneklik”, yapının gösterdiği doğrusal olan elastik yer değiştirme ile doğrusal olmayan plastik yer değiştirmelerinin toplamının, yapının doğrusal elastik yer değiştirmesine oranıdır. Bunun en az 2 civarında olması gerektiği ortadadır. Bu oranı arttırmak ve daha yukarılara çıkartılarak süneklik düzeyi yüksek yapılar elde etmek olasıdır. Yalnız 1997 deprem yönetmeliğindeki katlar arası göreceli yer değiştirme sınırlamalarına uyulmak ve hesaplarda yer değiştirmelerin de göz önüne alındığı doğrusal olmayan (non-linear) hesap yapılması gerektiği açıktır (3,4). Süneklik oranı arttıkça yapıda taşıyıcı olmayan yapı elemanlarının da hasar görebileceğini unutmamak gerekir. Yapıda sünekliği arttıran veya azaltan etmenlere çok dikkat etmek gerekir. Etriyelerin kapalı olması ve sarılma bölgelerinde etriye sıklaştırılması, kirişlerde basınç donası konulması “ sünekliği attırırken”, gereğinden fazla çekme donatısı kullanılması “sünekliği azaltan” en büyük etmenler olarak göz önünde tutulmalıdır.

Deprem bölgelerinde bir çok yapının tümüyle göçmesini engelleyen en büyük etmenlerden birisi olarak gözlemlenen dolgu duvarların deprem kuvvetleri altında nasıl davrandığı Şekil 4. de gösterilmiştir.



Dolgu duvarlar deprem kuvvetleri altında bir “fiktif basınç çubuğu” oluşturmaktadır. Yapıda yük dağılımını etkileyerek yapıyı rahatlatmaktadır. Bu “ fiktif basınç çubuğu” nu genişliği Şekil 4. de gösterildiği gibi yaklaşık olarak 0.35*(kat yüksekliği), kullanılan tuğlaya bağlı olarak elastisite modülü 35000 kgf/cm2 ve basınç dayanımıda 60-70 kgf/cm2 alınarak hesaplarda göz önüne alınabilir (Şekil ve değerler Prof. A. Çakıroğlu’na aittir). Ayrıca, duvarların kolonlara düşeyde her üç sıra tuğlada bir 16 mm lik donatılarla kamalanması ise yapının rijitliğini oldukça arttırmakta ve ayrıca duvarların deprem sırasında aniden yıkılarak can kaybına neden olması önlenmektedir.

IV- YAPILARIN GÜÇLENDİRİLMESİ :

Hasarsız veya hasarlı yapıların güçlendirilme yöntemleri artık iyice bilinmektedir. Bu konuda tek eksiklik güçlendirme konusunda bir standardın olmayışıdır. Bu eksikliğin yakın bir gelecekte giderilebileceğini umut edebiliriz. Yapıların güçlendirilmesi sadece deprem sonrası hasar gören yapılar için değil, aynı zamanda kullanım amacı değişen ve özellikle korozyon nedeniyle taşıma gücünü kaybetme tehlikesiyle karşı karşıya gelen yapılar içinde gereklidir. Güçlendirme için betonarme, çelik ve yeni teknoloji ürünleri olan karbon lif ve çubukları kullanılabilir. Depreme karşı güçlendirmede en iyi yöntemin betonarme deprem perdelerinin yapıya eklenmesi olduğu anlaşılmaktadır. Gerektiğinde kolonların mantolanmasından da yararlanılabilir. Burada detaya girmeye gerek yoktur ancak uygulamada döşemelerden ve kirişlerden kat seviyelerinde deprem perdelerine yatay yük transferinin sağlanması için Şekil 5. de işlemin yapılmasında yarar görülmektedir. Perde duvarın ilintili olduğu kolonlardaki beton dayanımına bağlı olarak bu kolonlarda genişletilerek perde başlığı gibi kullanılabilir.

Yapılarda, yapı kullanım alanını arttırmak amacıyla yapılan çıkmaların deprem sırasında çok hasar gördüğü görülmüştür. Bu tür açık ve kapalı çıkmalar can ve yapı güvenliği için büyük risk taşımaktadır. Bu nedenle bunlara imar yönetmeliklerinde izin verilmemelidir. Hasar görmüş ve ya görmemiş olan bu tür çıkmaların deprem riskini ortadan kaldırmak için yine en iyi çözüm, bu çıkmaların altına betonarme deprem perdelerinin ilave edilmesidir. Bu çözüm ise belediyelerin bir kısmında kabul görmekte, bir kısım belediyeler ise rant kaygısıyla buna izin vermemektedir. Bu durum yasal bir durum ortaya çıkartmaktadır. Bu sağlanamıyorsa, çıkmaları taşıyan kolonlar perde haline getirilerek, çıkmaların buralara art-germe ile yük aktarması sağlanabilir.

1. Karbon liflerinden yapılan bezler, laminatlar ve 7.5 mm çaplı karbon çubuklar sadece lif doğrultusunda kuvvet aktarırlar ve yalnızca çekme kuvvetine çalışır, basınç dayanımları ihmal edilirler. Bu nedenle bunlar eğilme donatısı ve kayma donatısı olarak kullanılabilirler. Karakteristik çekme dayanımları betonarme çeliğinin cinsine göre 6-10 katı kadardır. Yapışma yüzeyi olan beton dayanımına bağlı olarak 2 ile 5 arasında bir malzeme katsayısı düşünülmelidir. Elastisite modülleri ise çeliğe oldukça yakın olup, yüksek elastisite modüllü olanları da vardır. Yüksek elastisite modüllü olanlar sehim kontrolu gereken yerlerde kullanılabilirler.
2. Kolonlarda özellikle dairesel ve kare kolonlarda etriye olarak kullanılması durumunda oldukça etkilidir. İTÜ yapılan deneyler bunu doğrulamaktadır. Özellikle kolon kiriş birleşim yerlerinde kolon uçlarında sarma bölgelerinde kolon beton dayanımına bakılmaksızın kullanılabilir. Lif doğrultusu kolon eksenine dik olmalıdır.

3. Kolonlarda eğilme donatısı olarak kullanılacak karbon lifleri, laminat ve karbon çubukların önce kolon ekseni boyunca lifleri doğrultusunda yapıştırılmalı, daha sonra da etriye gibi lifleri kolon eksenine dik olacak şekilde özellikle kolon uçlarında en az iki kat sarılmalıdır. Kirişlerden kolonlara moment aktarılmasının sağlanması için en az L 120*120*10 mm lik köşebentlerle ankrajı yapılmalıdır ve İTÜ de yapılan deneysel çalışmalar da bunu desteklemektedir. Özellikle prefabrik sanayii yapılarında kolon-temel birleşim yerlerinin güçlendirilmesinde ve depremde en az hasar görmesinde bu tür detayların büyük yararı olacağı açıktır , Fotoğraf 7.
   
   
   Fotoğraf-7
   
   
4. Kirişlerde de ve döşemelerde eğilme donatısı ve kirişlerde ayrıca kayma donatısı takviyeleri için kullanılabilirler. Hesap yöntemleri TS 500/ Şubat 2000 dekilerin aynısıdır, sadece ilave olarak karbon liflerin mazleme özellikleri kullanılacaktır. Ancak karbon liflere yük transferi yapışma yüzeyinin beton dayanımına bağlı olduğu için C 17 sınıfı beton dayanımı altındaki kirişlerde kullanılmamalıdır. Aksi takdirde uçlarda beton yüzeyin kopmasına neden olur. Etriye olarak kullanılması durumunda kayma kuvveti transferinin tam sağlanması için Şekil 6. da gösterilen detaylardan birisi kullanılmalıdır.
   
   
   
   Eğilme donatısı olarak kirişlerin alt yüzeylerine , lifleri kiriş ekseni doğrultusunda yapıştırılan karbon lif veya laminatlar uçlarında U şeklinde 50 cm genişliğinde sarılmalıdır. Döşemelerde eğilme donatısı takviyesi için ise döşeme alt yüzeylerine yapıştırılırlar, böyle bir yapının kalıp planı ve yapıştırılan karbon lifleri Şekil 7. de gösterilmiştir.
   
   
   

Yapı denetiminin ve kalite kontrolunun önemini burada bir kez daha vurgulamakta yarar var. Bu gün deprem bölgesinde bu sorunun en az deprem hasarları kadar önemli bir sorun olduğunu unutmamak gerekir. Korozyona ve ondan doğacak yapısal hasarlara karşı önlemlerin hızlı bir şekilde alınması gerekmektedir

Deprem bölgelerinde bir çok yapının tümüyle göçmesini engelleyen en büyük etmenlerden biriside dolgu duvarlardır. Dolgu duvarlar deprem kuvvetleri altında bir “fiktif basınç çubuğu” oluşturmaktadır. Yapıda yük dağılımını etkileyerek yapıyı rahatlatmaktadır. Ayrıca, duvarların kolonlara düşeyde her üç sıra tuğlada bir 16 mm lik donatılarla kamalanması ise yapının rijitliğini oldukça arttırmakta ve ayrıca duvarların deprem sırasında aniden yıkılarak can kaybına neden olması önlenmektedir.

Yapılarda, yapı kullanım alanını arttırmak amacıyla yapılan çıkmaların deprem sırasında çok hasar gördüğü görülmüştür. Bu tür açık ve kapalı çıkmalar can ve yapı güvenliği için büyük risk taşımaktadır. Bu nedenle bunlara imar yönetmeliklerinde izin verilmemelidir. Hasar görmüş ve ya görmemiş olan bu tür çıkmaların deprem riskini ortadan kaldırmak için yine en iyi çözüm, bu çıkmaların altına betonarme deprem perdelerinin ilave edilmesidir.

Karbon liflerinden yapılan bezler, laminatlar ve 7.5 mm çaplı karbon çubuklar sadece lif doğrultusunda kuvvet aktarırlar ve yalnızca çekme kuvvetine çalışır, basınç dayanımları ihmal edilirler. Bu nedenle bunlar eğilme donatısı ve kayma donatısı olarak kullanılabilirler. Karakteristik çekme dayanımları betonarme çeliğinin (cinsine göre) 6-10 katı kadardır. Yapışma yüzeyi olan beton dayanımına bağlı olarak 2 ile 5 arasında bir malzeme katsayısı düşünülmelidir. Elastisite modülleri ise çeliğe oldukça yakın olup, ayrıca yüksek elastisite modüllü olanları da vardır. Yüksek elastisite modüllü olanlar sehim kontrolu gereken yerlerde kullanılabilirler. Ancak karbon liflere yük transferi yapışma yüzeyinin beton dayanımına bağlı olduğu için C 17 sınıfı beton dayanımı altındaki kirişlerde kullanılmamalıdır.

1. ACI Committee 440 Report,”Guide for the Design and Strengthening of Externally Bonded
   FRP Systems for Strengthening Concrete Structures.” , Ekim 2001.
   
   
2. ACI Committee 440 Report,”Guide for the Design and Constructıon of Concrete
   Reinforced with FRP Bars”, Ekim 2001.
   
   
3. “TS 500 Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”, Şubat 2000.
4. “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik”, 1997.
5. Pashina, K.A. and Pashina, B. J., Concrete International, 59, 1989.
6. Seminar Course Manual / ACI SCM-16 (87), 17, 1987.
7. Rasheeduzzafar, F. H. D. And Gahtani, S. G., Concrete International, 48, 1985.