Bize gelen soruların çoğu aynı: "Bu bina depremde ayakta kalır mı?" Dürüst cevap şu: bina ölçülüp hesabı yapılmadan bunu kimse bilemez. Türkiye'de bu işin nasıl yapılacağını Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, yani TBDY 2018'in 15. Bölümü anlatır. Bu bölüm mevcut binaların deprem etkisi altında değerlendirilmesini ve güçlendirme tasarımını kapsar.
Bu yazıda bir deprem performans analizinde mühendisin sırayla ne yaptığını anlatıyoruz. Hedef okuyucu bina sahipleri ve site yöneticileri. Amaç, işi sipariş edip raporu okuyacak ve ona göre karar verecek kadar süreci bilmeniz.
1. Elde ne varsa önce o okunur
İlk gün belgelerle geçer, tabii belge varsa. Orijinal statik proje, mimari proje, belediyedeki ruhsat dosyası, varsa uygulama projeleri, zemin raporu, daha önce yapılmış onarım ya da ilave kayıtları. Bunların bir kısmı eksik çıkar. Eski binalarda proje çoğu zaman hiç bulunamaz, bulunduğunda da yapılan binayla tutmayabilir.
Bu bir tıkanma noktası değil. TBDY 2018 bunu öngörmüş. Yönetmelik, sahada ne kadar inceleme yapılacağını elinizdeki güvenilir bilginin miktarına bağlar. Projesi tam olan binada saha çalışması daha az, projesi olmayan binada daha çok olur. Belgelerin bu aşamadaki işlevi taşıyıcı sistem hakkında bir başlangıç varsayımı vermektir: kolonlar ve perdeler nerede, döşeme sistemi ne, temel nasıl tasarlanmış. Bu varsayımın her satırı sahada kontrol edilir.
2. Röleve
Röleve, işin projeden çıkıp binaya döndüğü yerdir. Mühendis her katı dolaşır ve taşıyıcı sistemi bugünkü haliyle kayda geçirir: her kolonun, kirişin ve perdenin yeri ve boyutları, kat yükseklikleri, döşeme tipi ve kalınlığı, boşluklar, merdiven kovaları ve inşaattan sonra eklenmiş, kaldırılmış ya da değiştirilmiş ne varsa.
Vitrini genişletmek için duvarı kaldırılmış zemin kat dükkânı, ruhsatı alınmamış asma kat, taşıyıcı olduğu sonradan anlaşılan bodrum duvarı. Röleve tam da bunları bulmak için yapılır. Bina durumu da kayda girer. Çatlaklar haritalanır, genişlikleri ve yönleri yazılır. Korozyon izleri, dökülmüş pas payı, su hasarı ve oturma belirtileri fotoğraflarıyla dosyaya konur.
Rölevenin çıktısı, her kat için taşıyıcı sistemi gösteren bir çizim setidir. Kolon ve perde kesitleri, kiriş boyutları, döşeme kalınlıkları ve hasar haritası bu çizimlerin üstünde yer alır. Karot ve donatı tespiti yapılacak elemanlar da bu çizimler üzerinden seçilir. Böylece deney planı masa başında tahminle değil, binanın gerçek düzenine göre kurulur.
Röleve bitince projeyle karşılaştırılır. Uyuşan yerlerde proje kullanılabilir bir kanıt olur. Uyuşmayan yerlerde röleve geçerlidir.
3. Malzeme deneyleri
Projede belirli bir sınıf yazan beton, sahada bambaşka bir dayanımda dökülmüş olabilir. Bunu öğrenmenin tek yolu test etmek. TBDY 2018, mevcut malzeme dayanımlarının binanın kendisinden belirlenmesini ister. Deneylerin kapsamı da hedeflenen bilgi düzeyine bağlıdır.
Karot
Beton dayanımı karot numunesiyle ölçülür. Karot makinesi kolondan ya da perdeden silindir şeklinde bir beton parçası çıkarır, delik tamir edilir, numune laboratuvarda kırılır. Karotlar tek bir kolay noktadan değil, binanın farklı yerlerindeki elemanlardan alınır, çünkü bir binadaki beton nadiren her yerde aynıdır. Sonuçlar hesaba girecek dayanım değerini verir. Ayrıca betonun ne kadar değişken olduğunu gösterir; bu da yönetmeliğin modele ne kadar güven tanıyacağını etkiler.
Donatı tespiti
Donatı, pas payı ölçer ya da yer radarı ile taranır. Böylece betonu kırmadan çubuk sayısı ve aralığı, etriye aralığı ve pas payı kalınlığı öğrenilir. Seçilen birkaç elemanda pas payı yerel olarak açılır; çubuk çapı ve yüzey tipi gözle doğrulanır, gerekiyorsa çekme deneyi için parça kesilir. Etriye aralığı özellikle önemlidir. Kolonun kapasitesini kaybetmeden ne kadar şekil değiştirebileceğini belirler ve eski binalarda etriye aralığı bugünkü uygulamadan genellikle daha seyrektir.
Zemin
Güvenilir bir zemin raporu yoksa zemin etüdü yaptırılır. Zemin sınıfı binanın hangi deprem etkisine göre kontrol edileceğini doğrudan etkiler. Komşu parselin raporuna bakıp tahmin edilecek bir şey değildir. Etüt sahada sondajla yapılır, alınan numuneler laboratuvarda incelenir ve sonuç hesapta kullanılacak zemin sınıfını verir.
4. Bilgi düzeyi belirlenir
Röleve ve deneyler bitince mühendis binanın hangi bilgi düzeyine ulaştığına karar verir. TBDY 2018 mevcut bina için sınırlı ve kapsamlı bilgi düzeyi tanımlar ve her birine bir bilgi düzeyi katsayısı verir. Bu katsayı hesapta kullanılan malzeme kapasitelerini aşağı çeker. İnceleme ne kadar azsa katsayı o kadar düşük, sonuç o kadar temkinli olur. Kapsamlı bilgi düzeyi daha çok karot ve daha çok donatı tespiti demektir; karşılığında hesap binaya daha az ceza uygular.
Bina sahibinin bu noktayı anlaması önemli. İncelemeden kısmak binayı kâğıt üstünde daha iyi göstermez. Tam tersine, hesap kontrol edilmeyen kısımlar için en kötüyü varsayar. Bir bina dayanım eksikliğinden değil, bilgi eksikliğinden kâğıt üstünde sınıfta kalabilir. Raporda hangi düzeye ulaşıldığı ve nedeni yazar.
5. Hesap modeli kurulur
Rölevedeki geometri, deneylerden gelen dayanımlar ve belirlenen bilgi düzeyiyle bina yapısal analiz yazılımında modellenir. Her kolon, kiriş, perde ve döşeme ölçülen boyutları ve ölçülen donatısıyla girilir. Projedeki donatı değil, sahada bulunan donatı. Yükler her katın gerçek kullanımına göre atanır.
Deprem etkisi, binanın koordinatları için Türkiye deprem tehlike haritasından ve zemin etüdünden gelen zemin sınıfından hesaplanır. TBDY 2018, sık görülen servis depreminden çok seyrek depreme kadar birkaç deprem yer hareketi düzeyi tanımlar. Hesap, performans hedefinin gerektirdiği düzeye göre yapılır.
Analiz doğrusal ya da doğrusal olmayan yöntemle yapılabilir. Doğrusal yöntemde her elemana gelen etki, elemanın kapasitesiyle karşılaştırılır; oran, elemanın hasarın neresinde olduğunu söyler. Doğrusal olmayan yöntemde yapı modelde elemanlar akana kadar itilir ya da sarsılır, her elemanın ulaştığı şekil değiştirme yönetmeliğin hasar durumları için verdiği sınırlarla karşılaştırılır. Doğrusal olmayan analiz daha çok emek ister ama ilk elemanlar aktıktan sonra ne olacağını daha gerçekçi gösterir. Hangi yöntemin uygun olduğu binaya ve sonucun neye dayanak olacağına bağlıdır.
6. Performans düzeyleri ve hedef
TBDY 2018 binanın deprem sonrası halini performans düzeyleriyle tarif eder. Hasarın az olandan çok olana doğru sırası: Kesintisiz Kullanım, Sınırlı Hasar, Kontrollü Hasar ve Göçmenin Önlenmesi. Her düzey, taşıyıcı elemanların ne kadar hasar göstermesine izin verildiğiyle tanımlanır.
Performans hedefi bu düzeylerden birini bir deprem düzeyiyle eşleştirir. Yönetmelik bu eşleşmeyi binanın kullanımına ve önemine bağlar. Depremden sonra çalışmaya devam etmesi gereken bir bina, sıradan bir konut bloğundan daha yüksek bir hedefe tabi tutulur. Mühendis hedefi keyfine göre seçmez. Yönetmelik atar, analiz binanın bu hedefi tutup tutmadığını raporlar.
Sorulan soru nettir: "Yönetmeliğin bu binaya atadığı deprem altında, bina yönetmeliğin ona tanıdığı hasar durumu içinde kalıyor mu." Bunun cevabı evet ya da hayırdır ve rapor bu cevabı verir. Genel bir "bu bina güvenli mi" sorusu ise başka bir sorudur; rapor onu cevaplıyormuş gibi yapmaz.
7. Raporda ne yazar
Teslim edilen şey performans raporudur. İyi bir rapor iki katmanda okunur. Özet kısmı hedefi, sonucu ve varsa açığı düz bir dille söyler. Gövde kısmı bu sonuca nasıl varıldığını gösterir: incelenen belgeler, röleve çizimleri, deney yerleri ve sonuçları, bilgi düzeyi ve gerekçesi, model kabulleri, analiz yöntemi ve eleman eleman bulgular.
Bina hedefi tutmuyorsa rapor hangi elemanların hangi şekilde yetersiz kaldığını belirtir. Bina nadiren her yerinden eşit yetersiz çıkar. Çoğu zaman belirli bir kat, belirli bir kolon aksı ya da bant pencerelerin yarattığı kısa kolonlar sorunludur. Bu ayrıntı sonraki adımı mümkün kılar, çünkü güçlendirme genel olarak binaya değil, tespit edilen eksikliğe göre tasarlanır.
Raporun bir başka işlevi daha var. Güçlendirme gerekiyorsa projeci bu raporu temel alır. Röleve çizimleri, deney sonuçları ve eleman bulguları güçlendirme tasarımının girdisi olur. Bu yüzden raporun eksiksiz olması bugünkü karar kadar sonraki projenin sağlıklı kurulması için de gerekir.
8. Rapordan sonra ne olur
Bina hedefi tutuyorsa rapor bunu yazar ve rölevede çıkan bakım kalemleri dışında iş biter. Tutmuyorsa üç yol vardır ve hangisine gidileceğini analiz belirler.
Güçlendirme
Klasik güçlendirme, analizin eksik bulduğu yere kapasite ekler. Kolon ve perde mantolaması, yeni betonarme perdeler, çelik çaprazlı çerçeveler ve lifli polimer sargılar başlıca araçlardır. Bu müdahalelerin tasarım kuralları TBDY 2018'de yer alır. Güçlendirilmiş bina yeniden analiz edilir ve hedefe ulaştığı doğrulanır. İnşaat sırasında binanın kullanılamaması gerçek bir maliyettir ve yapım maliyetiyle birlikte tartılmalıdır.
Sismik izolasyon
Klasik güçlendirme binayı boşaltmadan hedefe ulaşamıyorsa, ya da binanın işlevi ankastre temelli bir yapının kabul edeceği hasarı kaldıramıyorsa, alternatif taban izolasyonudur. İzolatörler temel seviyesine ya da seçilen bir kata yerleştirilir; üstteki yapı yer hareketinden büyük ölçüde ayrılır. Bu, TBDY 2018'de kendi kuralları olan ayrı bir tasarım işidir. İçindekiler ya da kesintisiz çalışması yapının kendisinden daha değerli olan binalara uyar.
Yeniden yapım
Bazen hesap tutmaz. Eksiklik binanın her yerine yayılmışsa, beton her yerde zayıfsa ve binanın kalan ömrü azsa, hedefe getirme maliyeti yeni bir yapının maliyetine yaklaşabilir ya da onu aşabilir. Performans raporu bina sahibine bu kararı hisle değil rakamla vermesi için gereken veriyi sağlar.
Analizi sipariş ederken
Üç şey işi kolaylaştırır. Mühendis gelmeden önce elinizdeki her belgeyi toplayın, alakasız sandıklarınız dahil. Bodrum, çatı ve kiracıdaki alanlar dahil her kata erişim verin, çünkü eksik röleve eksik rapor üretir. Raporun neye dayanak olacağına erkenden karar verin; güçlendirme kararı mı, satış mı, ruhsat mı, sigorta sorusu mu. Bu, analiz yöntemini ve inceleme derinliğini şekillendirir.
Sahada geçen sürenin ve inceleme kapsamının binadan binaya değiştiğini de bilin. Kat sayısı, projenin var olup olmaması, binanın boş mu dolu mu olduğu ve hedeflenen bilgi düzeyi bunu belirler. İşe başlamadan önce kapsamı ve hangi bilgi düzeyinin hedeflendiğini mühendisle birlikte netleştirmek, sonradan sürpriz yaşanmasını önler.
Sonuçta elinize geçen belge, binanın bugün ne taşıdığını ve yönetmeliğin ona atadığı depremde ne yapacağını kanıtıyla yazar. Sonraki her karar bu rakamların üstüne oturur.
Binayı anlatın.
Durumu bir paragrafta yazmanız yeter. Elimizden bir şey geliyorsa nasıl ilerleyeceğimizi anlatırız. Gelmiyorsa onu da açıkça söyleriz.
Binayı anlatın