Depremde Binalar Neden Yıkılır?

İnsanların topluluklar halinde yaşadığı merkezlerde en fazla can ve mal hasarına neden olan doğal afet depremdir. Depremlerin yaşanmasına engel olmanın günümüz teknolojisinde bilinen bir yolu yoktur. Aslında depremler canlılar için oldukça zararsız bir doğa olayıdır.

Deprem konusuna dikkat çekmek üzere her ortamda paylaşılan ve hemen hemen hepimizin daha önce duyduğu;

“Deprem öldürmez bina öldürür”

“Deprem öldürmez tedbirsizlik öldürür”

gibi sözlerden, asıl can ve mal kayıplarının nedenin binalar ve yapılar olduğuna aşinayız. Peki,

“Depremde Binalar Nasıl Yıkılır?”

“Depremde Binaların Hasar Görme Nedenleri Nelerdir?”

Herkes için anlaşılabilir olması açısından teknik konulara girmeden bu sorulara yanıt vermeye çalışalım.

Deprem bilindiği üzere çeşitli sebeplerle oluşabilen yer hareketleridir. Binalar her ne kadar kullanım ömürlerini hareketsiz bir şekilde geçiriyormuş gibi görünse de aslına, depremler, titreşimler, ısı değişimleri veya rüzgar gibi etmenler sebebiyle bir takım hareketlerde bulunur. Bu faktörler içerisinde yapılarda en fazla hasara sebep olan hareketlerden bir tanesi de deprem hareketleridir. (Yüksek yapılar, köprüler veya özellikli yapılarda rüzgar etkisi veya ısı değişimleri de oldukça önemlidir)  Yapılar ömürlerinin tamamında yapının sabit kendi ağırlığı, üzerindeki insan eşya vb. hareketli düşey yüklere maruzdur.

Deprem ise yapılara yatay olarak etkiyen kuvvetler meydana getirir. Bu etkiler yapılar için bir sınav niteliğindedir. İnşaat aşamasından itibaren düşey yüklere karşı dayanıklılık, yapının ayakta durması için olmazsa olmaz bir nitelik olmasına karşı, deprem gibi büyük yatay etkilerle yapılar ömürlerinde sadece birkaç kez karşılaşmaktadır. Dolayısıyla uzun yıllar sapasağlam ayakta duran yapılar, deprem anında göçebilmekte ve büyük can ve mal kayıplarına sebep olabilmektedir.

Yapıların deprem etkisinde yıkılmasının sebeplerine geçmeden önce yıkılma-göçme durumunun nasıl oluştuğundan bahsetmek faydalı olacaktır.

 Binalar Nasıl Yıkılır? Nasıl Göçer?

Yapılar inşaat aşamasından itibaren bir denge halinde ayakta dururlar. Mevcut durum ve yükler ile deprem gibi ekstra oluşabilecek yüklere karşı yapı elemanları kendi kapasiteleri dahilinde bu dengeyi korurlar. Meydana gelecek deprem kuvveti, daha önce meydana gelmiş depremler ve mevcut fay hattının özellikleri aracılığıyla belirli bir yaklaşıklığa göre tahmin edilmektedir. Fakat bu yalnızca bir tahmin olup daha büyük bir depremin meydana gelip gelmeyeceği hakkında kesin konuşmak imkansızdır. Dolayısıyla bu bilinmeyen kuvvete göre yapının hasar alma durumu yönetilmeye çalışılır. İşte bu hasar alma düzeni yapıların yıkılıp yıkılmayacağını ya da nasıl yıkılacağını belirleyen en önemli faktördür.

Bu durumu bir örnekle açıklamak için aşağıda bir yapının artan bir yanal yük etkisi altında (deprem) meydana gelen hasar alma mekanizması gösterilmektedir.

Sol üst köşedeki şekil, kolon ve kirişlerden meydana gelen bir yapı taşıyıcı sistemini temsil etmektedir. Aşağıda 1’den 15 e kadar adımlarda ise her adımda artan yanal kuvvet (deprem kuvveti) etkisinde yapıda sırasıyla meydana gelen hasarlar gösterilmektedir.

Yapılar, taşıyıcı sistemlerini oluşturan elemanların kapasitelerinden büyük etkilere maruz kaldığında hasar almaya başlar. Yukarıda bahsedildiği üzere meydana gelecek deprem kuvveti tam olarak bilinememekte ancak kolon kiriş gibi yapı elemanlarının yük taşıma kapasiteleri bilinmektedir. Şekilde gösterilen kırmızı noktalar kirişlerin işaretlenen bölgelerinde kapasitelerine ulaştığı ve artık o kesitin daha fazla yük taşıyamayacağını göstermektedir. Görüldüğü üzere yük arttıkça sırasıyla daha fazla kiriş kapasitesine erişip kırılmakta dolayısıyla yapıda gittikçe daha fazla hasar meydana gelmektedir. Ancak oluşan hasarlar kirişlerde meydana geldiğinden yapı komple göçmeyecek hasar alsa da can güvenliğini sağlayacak şekilde ayakta kalacaktır. 11. ve 15. adımlar arasında mor nokta olarak gösterilen kapasite erişimi noktaları ise kolonlarda meydana gelmektedir. Kolonlar hasar almaya başladıktan sonra ise yapının deprem kuvveti taşıma kapasitesi ciddi derecede düşmeye başlayacak ve deprem kuvveti artmaya devam ederse yapı göçecektir. Bu davranış yukarıdaki şeklin sağ üst köşesindeki yapının deprem kuvveti altında yerdeğiştirmesini temsil eden grafikten anlaşılabilmektedir. Grafikte işaretlenen son 5 noktanın oldukça ufak kuvvet artışlarında meydana geldiği ancak bu ufak kuvvet artışında çok büyük yatay yerdeğişmelerin oluştuğu görülmektedir. Bu noktalardan önce meydana gelen noktalarda ise benzer büyük yerdeğiştirme meydana gelmemiştir. İşte bu büyük yerdeğiştirmelerin başlaması göçmenin başlangıcını ifade etmektedir. Dolayısıyla kolonlarda meydana gelecek hasarların meydana gelmesi hem en düşük ihtimalli deprem kuvvetlerinde hem de yapıda en son sırada meydana gelmesi amaçlanmaktadır.

Burada bahsedilen davranış dışında yapıların ani olarak göçmesini sağlayan farklı göçme mekanizmaları ve sebepleri de bulunmaktadır. (Zımbalama, sıyrılma, sıvılaşma, çekiçleme vs.) Bu konuda çalışan kişiler dışında, tüm bu göçme mekanizmalarının anlaşılması kolay olmamakla birlikte burada anlatılmak istenen şey, yapının istenilen davranışının ancak gerekli güncel mühendislik tasarımlarıyla ve bu tasarımların inşaat aşamasında hayata geçirilmesiyle elde edilebileceğidir.

Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı Genel İlkeleri hakkında bu yazımızı inceleyebilirsiniz.

“Binaların depremde yıkılmasının sebepleri”ne dönecek olursak, bu konuyu 3 farklı başlıkta toplayabiliriz.

Proje Aşaması Hataları, Eski Yönetmelikler ve Denetimsizlik

Yukarıda da bahsedildiği üzere yapılar projelendirilirken, istatistiki olarak hesaplanan ve belirli bir zaman aralığında yaşanma ihtimali belirli bir yüzdeye tekabül eden bir depreme ve bu depremin yaratacağı etkilere göre tasarlanır. (50 yılda aşılma olasılığı %10 (tekrarlanma periyodu 475 yıl) olan deprem yer hareket düzeyi gibi).

Tabii bu yaklaşımlar, konutlar, hastaneler veya yüksek yapılar için farklı farklıdır. Yani binalar karşılaşılabilecek en etkili depreme göre değil, istatistiki ve ekonomik olarak optimum düzeyde seçilen bir depreme göre tasarlanır. En etkili depreme göre tasarım yapmanın ekonomik olarak uygun olmamasıyla beraber, yaşanılacak en etkili depremden daha etkili bir deprem olma ihtimali de her zaman mevcuttur. Fakat bu beklenilenden büyük bir depremle karşılaşıldığında yapıların yerlebir olmasının kabulü anlamına gelmez. Çeşitli analiz ve tasarım yöntemleriyle yapının istenilen şekilde hasar alması sağlanarak can güvenliği konusunda gerekli önlemler ele alınır. Yani yapı hasar alır fakat göçmez ve can kaybı meydana gelmez.

Tüm bu kabuller, tasarımlar ve önlemler son derece karmaşık analiz, hesap ve projelendirme aşamaları sonucunda hayata geçirilir. İşte bu projelendirme aşamasında yapılabilecek hatalar, binaların yıkılmasına, can ve mal kaybına neden olabilmektedir. Bu hataların önüne geçilmesi adına inşaat mühendislerinin proje yaparken uyması gereken standartlar, yönetmelikler ve hesap yöntemleri devlet tarafından belirlenmektedir. Ayrıca ruhsat veren kuruluşlar ve günümüzde yapıların büyük çoğunluğu için zorunlu olan yapı denetim kuruluşları da bu projeleri denetlemektedir.

1940 yılından beri ülkemizde deprem yönetmelikleri yayımlanmaktadır. Yalnız her geçen yıl gelişen teknoloji, yaşanan depremlerden alınan dersler ve yapılan çalışmalar sonucu eski yönetmeliklerin eksikleri belirlenmekte dolayısıyla yönetmelikler yenilenmekte ve güncellenmektedir. Günümüzde “1998- Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)”, önceki deprem yönetmelikleri içerisinde yaşanan bir devrim olarak görülmektedir. Bu yönetmelik ve bu tarihten sonra aşama aşama uygulamaya geçen hazır beton kullanımı ve yapı denetim zorunluluğu gibi faktörler bu tarih öncesi inşa edilen yapıların güvenilirliğini düşük kılmaktadır. Yani binaların depremde yıkılmasının bir diğer sebebi, bu binaların eski yönetmeliklere göre yapılmış eski yapılar olmasıdır. Fakat bu 1998 Deprem öncesi inşa edilen yapıların tümünün depremlerde yıkılacağı veya 98 sonrası inşa edilen yapıların kesin olarak sağlıklı olduğu anlamına gelmemektedir. Bu konuda karar verilebilmesi amacıyla, bu ve daha sonra güncelleren yeni yönetmeliklerde (TDY 2007, TBDY 2018) belirlenen yöntemlerle yapıların deprem etkisinde nasıl bir davranışta bulunacağı ve hasar alacağı belirlenebilmektedir.

Binaların depremde yıkılmasının bir diğer nedeni de yapıların mevcut zeminlerin etkileri göz önüne alınarak tasarlanmaması veya uygulamada zemin konusunda önerilen iyileştirmelerin hayata geçirilmemesidir.

İnşaat Aşaması Hataları

Bir yapının en güncel bilgiler ve ileri teknolojiler sonucu oluşturulmuş yönetmeliklere göre kusursuz olarak projelendirmesi yeterli olmayıp, bu yapının inşaatının da bu projelere ve deprem güvenliği açısından gerekli uygulamalara göre inşa edilmesi gerekmektedir. Günümüzde betonarme yapılar için en önemli malzemelerden olan beton ve inşaat demirleri için önemli standart ve yönetmelikler belirlenmiş ve bunlara uyulması zorunlu tutulmuştur. Yine de denetim eksiklikleri ve uygulama hataları sonucu inşaat aşamasında yanlış uygulamalar yapılabilmekte ve deprem açısından güvenli olarak tasarlanmış bir yapı depremde göçebilecek şekilde inşa edilebilmektedir. İnşaatların projelerine uygun olarak inşa edilmesi hayati öneme sahiptir. Yani Depremde Binaların Hasar Görme Nedenlerinden biri de yapıların projelerine uygun ve projede belirlenen malzemelerle inşa edilmemesidir.

Yine geçmiş yıllarda inşaat malzemeleri ile ilgili yönetmeliklerin bulunmaması ve uygulamaların denetlenmemesi deprem riski açısından tehlikeli sonuçlar yaratabilmektedir. Şantiye ortamında elle karıştırılan betonların yeterli dayanımlara ulaştırılamaması, kullanılan donatıların yeterli kuşulları sağlamaması, imalat süreçlerinin denetlenmemesi yapıları depreme karşı savunmasız bırakabilmektedir.

Ayrıca eksikliklerin bulunduğu düşünülen yapıların incelemeye alınmaması ve güçlendirilmemesi ihmal edilen önemli durumlardandır.

Yapıların Kullanımları ve Binalarda Yapılan Değişiklikler

Yapıların zemin katlarında dükkan ve mağaza gibi üst katlara oranla daha az duvar içeren bölümlerin bulunması gerekli önlemler alınmadığı takdirde yapıları depreme karşı dayanıksız hale getirebilmektedir. Binalar projelendirilirken bu gibi etkiler göz önüne alınarak bazı önlemler alınmaktadır. Ancak örneğin yapının kullanım şekli kullanım hayatı sırasında değiştirildiğinde, yapılar bu olumsuzluklara karşı savunmasız kalabilmektedir. Projesine göre yapılan bir yapının planlandığı gibi kullanılması bu ve benzeri sebepler nedeniyle oldukça önemlidir. Çeşitli nedenlerle kullanım amacı ve şekli değiştirilen yapıların ise deprem performansı incelenmeli ve gerekli durumlarda güçlendirme çalışmaları gerçekleştirilmelidir.

Yine çeşitli mimari veya keyfi sebeplerle, profesyonel görüşler alınmadan yapılan değişikliklerle binanın taşıyıcı sistemine zarar verilebilmekte ve yapılar tehlikeye atılabilmektedir.

Yapıların kullanımında yapılacak değişiklerin yapıya etkileri, yukarıda da bahsedildiği üzere, inşaat mühendisleri tarafından gerekli analiz ve uygulamalarla belirlenmeli, performans analizleri yapılmalı ve gerekli durumlarda güçlendirmeleri sağlanmaktadır. Aksi takdirde binalarda yapılan değişiklikler binaların depremde yıkılmasına sebep olabilmektedir.

Depremin meydana getirebileceği yapısal olmayan hasarlar da yaşanabilmektedir. Bu konunun sebepleri, sonuçları ve anlınacak önlemler ile ilgili detaylı bilgiler içeren Depreme Dayanıklı Bina Kapsamında Yapısal Olmayan Riskler ve Önlemler yazımıza göz atmanızı öneririz.

Her geçen yıl yeni teknolojilerin hayata geçmesi, yaşanan depremlerin kabul ve tasarımları sınaması, yapılan araştırmalar, deprem tehlikesini azaltmaktadır. Örneğin deprem yalıtıcıların kullanılmaya başlanması (Neden Deprem Yalıtıcı Kullanmalı? yazımıza buradan ulaşabilirsiniz), çelik yapılar gibi daha hafif yapıların tercih edilmesi, zeminlerine etkilerine verilen önemlerin eskiye göre artması gibi sebepler yapıların depremde yıkılmaması için yaşanan önemli gelişmelerdendir. Yine de ülkemizde çok büyük bir eski ve dayanıksız yapı stoğu bulunmakta ve deprem riski sonucunda can ve mal kayıplarının minimuma indirilmesi açısından bu yapıların yenilenmesi gerekmektedir.

Deprem etkisiyle olsun olmasın proje kaynaklı ve imalat kaynaklı hataları maddeler halinde sıralayarak özetlersek;

Yapının projelendirme aşamasında gözlemlenen zafiyetler;

1. TS498, TS500 ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde belirlenen tasarım kurallarına uymamak,
2. Zemin etüt raporunun incelenmesinde gerekli hassasiyetin gösterilmemesi,
3. Tasarım aşamasında çevre ve hava şartlarının lokasyon üzerindeki etkilerini göz ardı etme,
4. İşverenin maddi çıkarlarını koruma kaygısıyla, güvenli tasarım ilkesini ihlal etme,
5. Yönetmelik gereği, Projelerin uygulama aşamasına geçmeden yapılan denetiminde yeterince hassas davranılmaması ya da bulunan kusurların göz ardı edilmesi,
6. Mühendislik alt disiplinleri ile yeterli koordineyi sağlayamaması sonucu, özellikle taşıyıcı sitemlerde oluşabilecek zafiyetler,
7. Estetik görünüm ihtiyaçlarının karşılanması için projelendirme gerekliliklerinin göz ardı edilmesi,
8. Proje çizim sürecine yeterli zamanın ayrılmaması olarak sıralanabilir.

Yapının imalatı aşamasında gözlemlenen zafiyetler;

1. Projedeki bariz tasarım hatalarını göz ardı etme,
2. Şantiyeye sevk edilen malzemenin imalat ihtiyaçlarını karşılama zorunluluğunu göz ardı etme,
3. Yönetmeliklerde tanımlı ve zorunlu olan şantiye ortamındaki malzeme testlerinin yapılmaması,
4. Beton dökümü aşamasında ilave su kullanımına göz yumma,
5. Gerekli vibrasyon uygulamasından kaçınılması ya da göz yumulması,
6. Donatının projeye uygunluk kontrollerinin yapılmaması ya da hataların göz ardı edilmesi,
7. Hava şartları göz önünde bulundurularak yeterli kür ve koruma çalışmalarının yapılmaması,
8. Kalıp sökülme sürelerine riayet edilmemesi,
9. Doğru ve sıralı imalat süreçlerinin takip edilmemesi,
10. İmalat aşamasında taşıyıcı elemanlara, gereksiz ve aşırı yükleme yapılması,
11. Mekanik ve elektrik tesisatın taşıyıcı elemanlara zarar vermesini göz ardı edilmesi,
12. Maliyet hesabı yapılırken çıkar israf dengesinin doğru kurulamaması, olarak sıralanabilir.