Binalar depreme karşı nasıl güçlendirilebilir? Karot almak güvenli mi? Nelere dikkat etmeli?

23 Mayıs 2023

Türkiye’nin büyük bölümü deprem riski altında. Eski deprem yönetmeliklerine göre yapılmış milyonlarca bina risk altında. Vatandaşlar canlarını emanet ettikleri binaları yenilemek için makul maliyetli ve güvenli çözümler arıyor.

İTÜ Afet Yönetimi Enstitüsünde ve İnşaat Fakültesinde öğretim üyesi Dr. Fatih Sütcü, FikirTuru.com sitesinde şu soruların yanıtını veren bir yazı yayınladı: Binalar depreme karşı nasıl güçlendirilebilir? Yenilikçi güçlendirme yöntemleri neler? Karot almak güvenli mi? Depreme karşı güçlendirme teknikleri her zaman çok mu maliyetli olur? Nelere dikkat edilmeli?

Yazıdan bölümler aktarıyoruz….

Binaların deprem dayanım tespiti nasıl yapılır?

Binanın mevcut durumunun deprem dayanımı tespiti, en güncel yönetmeliğimiz olan 2018 tarihli Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre (TBDY-2018) yapılmalı.

Bu yönetmeliğin bir tavsiye yazısı veya kılavuz belgesi değil, harfiyen uygulanması gereken bir kanun olduğunu aklımızdan çıkartmamalıyız. Yani deprem tespitinde izlenecek yöntem mutlaka TBDY-2018 şartlarını sağlamalı.

2018 tarihli Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre bina deprem dayanım tespitinde aşağıdaki aşamalar izlenir:

Yerinde inceleme: Tüm katlar incelenir ve projeye aykırı durumlar, taşıyıcı sisteme yapılmış müdahaleler ve korozyon gibi olumsuzluklar tespit edilir.
Hasar tespiti: Deprem veya farklı bir sebeple binada hasar varsa bu durum detaylı şekilde tespit edilir ve uygun şekilde onarımı için hesaplamalar ve projelendirme yapılır.
Röleve çıkartılması: Binaların projeleri bina sahiplerinde ve/veya bağlı bulundukları belediyelerde mevcuttur. Eğer binanın statik projelerine ulaşılamıyorsa tespit ekibi tarafından binanın mevcut durumunun projesi çıkartılır, yani rölöve çizimi yapılır.
Zemin etüdü: Bir binanın deprem performansının belirlenmesinde zemin de bina kadar önemlidir. Yönetmeliğe uygun olacak şekilde zemin etüdü çalışması yapılır.
Malzeme testi: Bina malzemesinin dayanımını tespit etmek için betondan örnek (karot) alınır, çelik donatıdan ise bazı numuneler alınır. Numune alınan bölgeler uygun malzeme ile kapatılır. Bu işlem binaya zarar vermemektedir ve karot alınması kanunen gereklidir.
Röntgen: Binadaki çelik donatıların yerleri ve aralıkları röntgen cihazı ile tespit edilir.
Modelleme: Binadan elde edilen bilgiler ile yapısal analiz yazılımları kullanılarak binanın 3 boyutlu modellenmesi yapılır.
Deprem seviyesi: AFAD tarafından yayınlanmış dijital deprem haritasından, binanın bulunduğu bölgede beklenen deprem ivmesi (yani deprem şiddeti) seviyesi belirlenir.
Deprem simülasyonu: Yönetmelikte belirtilen yöntemlere göre binanın 3 boyutlu modeline, AFAD haritasından alınmış olan deprem yükleri etki ettirilerek deprem simülasyonu yapılır ve binanın deprem performansı analizleri gerçekleştirilir.
Sonuç raporu: Yapılan analizler sonucunda, inceleme konusu binanın, zemini, malzemesi ve taşıyıcı sisteminin tamamını kullanarak, bulunduğu bölgede beklenen deprem etkisi altındaki deprem dayanım performansı tespit edilmiş olur.

Karot ve diğer malzeme tespitleri güvenli mi?

Nasıl ki sağlık durumumuzu tespit etmek için kan tahlili yaptırmak zorunlu ise, betonarme bir binanın deprem dayanımını tespit etmek için de karot ve diğer malzeme deneyleri gerekli ve kanunen zorunludur. Karot numunesi yaklaşık olarak bir kahve kupası kadar küçüktür ve karot alınacak bölgede donatı olmadığı röntgen cihazı ile tespit edilir.

Betonarme binaların depreme dayanıklılığının belirlenmesinde, yürürlükteki güncel deprem yönetmeliği olan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) kapsamında yapılan çalışmaların, binaların mevcut durumunu zayıflatması söz konusu olamaz. Kaldı ki karotlar için açılan delikler, yüksek mukavemetli özel harç malzemesiyle derhal doldurulurlar. Yönetmeliğe göre, bu tespitler tüm taşıyıcı elemanlarda değil, yeterli en az sayıda yapı elemanından alınarak yapılabilir.

Deprem dayanım tespiti yaptık. Şimdi ne olacak?

Yapılan bu analizlerden sonra binanın yönetmelik tarafından öngörülen deprem dayanımı seviyesini sağlamıyorsa, binanızı yıktırıp baştan yaptırabilir veya deprem güçlendirmesi projesi yaptırabilirsiniz. Güçlendirme maliyeti, yıkarak baştan yapma maliyetinin yaklaşık %20-40’ı civarındadır.

Binanın imar durumuna bağlı olarak yıkıp baştan yaptırmak bir seçenek olmayabilir. Böyle durumlarda maliyetine bakmaksızın tek seçenek güçlendirmedir.

Buradaki en önemli husus, güçlendirme projesinin uzman bir mühendislik ekibi tarafından hazırlanması ve güçlendirme uygulamasının da projesine uygun şekilde gerçekleştirilmesidir.

Binanız yönetmelik tarafından öngörülen deprem dayanımı seviyesini sağlıyorsa, binanızda güvenle oturabilirsiniz.

Yenilikçi güçlendirme yöntemleri

Mevcut betonarme binaların güçlendirilmesi için dünya çapında kabul görmüş yöntemler var.

Harici çerçeveler ile güçlendirme: Mevcut betonarme bir binanın dışarıdan betonarme çerçeve ilave edilerek güçlendirilmesi, en güncel deprem yönetmeliğimizde de önerilen yöntemlerden biri.

Bu yöntemde, büyük çelik çiviler gibi düşünebileceğiniz ankrajlar, mevcut bina ile yeni eklenecek elemanları birbirine sıkıca bağlar. Bu yazıda önerilen dışarıdan güçlendirme yönteminin yenilikçi yönü ise, eklenecek çerçevelerin bağlantısında mevcut bina ile birlikte çalışmayı sağlayacak özel disk başlıklı ankrajlar kullanılmasıdır.

Üst katlara çıkıldıkça güçlendirme talebi azaldığı için ilave edilen çerçeve sayısı da buna bağlı olarak azalır. Tüm güçlendirmenin dışarıdan yapıldığı bu yöntemde güçlendirme sırasında bina tamamen çalışır durumda kalmıştı. Ayrıca ankraj deliklerinin açılmasında kullanılan elmas ağızlı özel matkaplar sayesinde gürültü seviyesinin 53dB altında kalmıştı. Bu değer ortalama bir çamaşır makinesi kadar gürültü anlamına gelir, bu ses seviyesinin konut veya okul tipi binalarda içerideki yaşam veya eğitimi olumsuz etkilemediği de tespit edilmiş durumda.

Harici çerçeve ile güçlendirme örneği (Japonya)

Enerji sönümleyiciler ile güçlendirme: Binaların deprem güçlendirmesinde enerji sönümleyicilerin kullanımı tüm dünyada artıyor. Enerji sönümleyiciler, deprem sırasında binaya giren yıkıcı enerjiyi sönümlerler ve binanın yapısal elemanları depremi hasarsız atlatabilir. Binanın mimarisine ve mevcut durumunun deprem performansına bağlı olarak enerji sönümleyicilerin yalnızca binanın dışından takılması da mümkün.

Binanın deprem performansını arttırmak için bina dışında yapılan bu uygulama bir fırsat olarak değerlendirilerek, binanın enerji verimliliğini arttırmak için sönümleyicilerin üzerinden takılacak yeni bir entegre cephe sistemi önerilebilir. Binanın bulunduğu bölgenin koordinatlarına ve cephe yönüne bağlı olarak panjur veya gölgeleme elemanlarının boyutları, aralıkları ve açıları optimize edilerek, tüm mevsimlerde binanın ısıtma-soğutma ve aydınlatma maliyetleri düşürülebilir. Gölgelik yerine, bölgeye ve ihtiyaca uygun tırmanıcı bitkiler ile yeşil bir cephe oluşturulması da mümkün olabilir.

Bu yöntemde, yeni tasarlanacak olan cephe elemanlarının ve bağlantı aparatlarının da depreme dayanıklı olması ve deprem sırasında bina ile birlikte sorunsuz şekilde çalışabilir olması çok önemlidir. Şekil 2’de görülen örnek uygulama modelinde, mevcut yapı elemanları 1, bina dışında yeni oluşturulan elastik çerçeve 2, enerji sönümleyiciler 3, yeni modüler cephe elemanlarının bağlantı aparatları 4, 5 ve 6, gölgelik elemanlar ise 7 ile gösteriliyor.

Enerji sönümleyici ile güçlendirme ve entegre cephe uygulama modeli

Enerji sönümleyiciler ve entegre cephe sistemi ile dışarıdan güçlendirme örneği

Sönümleyiciler ile güçlendirme uygulamaları ülkemizde de hızla artıyor. Sönümleyicili güçlendirme uygulamaları elbette geleneksel güçlendirmeye göre daha maliyetli ancak binadaki operasyonu neredeyse hiç etkilemediği için maliyetine bakılmaksızın daha çok okul veya hastane gibi yoğun kullanılan binalarda ve sanayi tesislerinde tercih edilir.

Sismik izolasyon ile güçlendirme: Deprem performansının yetersizliği tespit edilmiş olmasına rağmen mimari özelliklerinden veya ilgili imar mevzuatındaki kısıtlamalardan dolayı yıkılarak yeniden yapılması mümkün olmayan binalarda veya güçlendirme uygulaması sırasında bina kullanımının devam etmesi gereken durumlarda sismik izolasyon yöntemi kullanılabilir.

Dünyada ve ülkemizde bazı önemli yapıların kullanılabilir durumdayken sismik izolasyon ile güçlendirme uygulamaları mevcut. Bu uygulamalarına örnek olarak, tarihi bir yapı olan Tokyo İstasyonu, Los Angeles Belediye Binası ve ülkemizden Marmara Üniversitesi Başıbüyük Hastanesi ile Mecidiyeköy Viyadüğü gösterilebilir.

Binaların sismik izolasyon ile güçlendirmesinde binanın mevcut temeli sismik izolasyona uygun şekilde güçlendirdikten sonra bu seviyenin altına inerek yeni bir temel oluşturulur ve izolatör katı bu iki temel arasında teşkil edilebilir.

Bu yönteme alternatif olarak binanın bodrum veya zemin katlarında kolonlar hidrolik sistemle askıya alınarak üst seviyesinden kesilir ve bu aralığa izolatörler yerleştirilebilir. Tüm bu uygulamalar sırasında kısmi önlemler alarak veya güvenlik açısından binanın bazı bölümlerinde geçici kısıtlamalar yaparak binayı kullanmaya devam etmek mümkün olur. (Şekil 4)

Sismik izolasyon ile güçlendirmede izolatör montaj aşamaları

Bir binanın sismik izolasyonla güçlendirilmesi, bütün binanın temelinden veya uygun bir kat seviyesinden kesilerek havaya kaldırılması ve bu ara yüzde izolatör yerleştirilmesi gibi kompleks bir mühendislik uygulaması olduğu için, binanın yenilenmesine yakın bir maliyetle karşılaşmak mümkün. Bu tür güçlendirme çalışmalarının, tarihi özelliği olan, operasyonunun kesinlikle aksamaması gereken veya yeniden yapımın veya güçlendirmenin dahi mümkün olmadığı binalarda tercih edilmesi gerekir.