Uygun Bina Taşıyıcı Sistemlerinin Düzenlenmesi TBDY-2018

TBDY (2018)’de Bölüm 3’ün sonunda “Bilgilendirme Eki 3A – Deprem Etkisi Altında Uygun Tasarım İçin Bina Taşıyıcı Sistemlerinin Düzenlenmesi” başlığı altında bir dizi öneri verilmiştir. Bu önerilerin daha iyi bir tasarım için dikkate alınması önerilmektedir.

Taşıyıcı Sistemin Sadeliği ve Basitliği

Deprem yer hareketi, yapısal modelleme ve yapısal eleman davranışlarındaki belirsizlikler yanında analiz ve tasarım yöntemlerindeki yaklaşıklıklar nedeni ile, binanın deprem davranışının öngörülebilir olmasını sağlamak üzere taşıyıcı sistemin olabildiğince sade ve basit olması, deprem etkisi altında tasarımın temel kuralıdır.

Bina taşıyıcı sisteminin davranışı, sadece deprem oluşumuna değil, aynı zamanda modelleme ve analiz yöntemlerinde yaptığımız kabullere ve malzeme davranışına ilişkin belirsizlikler nedeni ile, binanın deprem davranışının olabildiğince öngörülebilir olmasını sağlamak üzere taşıyıcı sistemin olabildiğince sade ve basit olması, deprem etkisi altında tasarımın temel kuralıdır. Bu kuralın hayata geçirilmesine mimari tasarımın da yardımcı olması gerekir.

Taşıyıcı Sistemin Düzenli ve Simetrik Olarak Düzenlenmesi

Taşıyıcı sistemin planda düzenli ve simetrik olarak düzenlenmesi ile, döşemelerdeki yayılı kütlelerden kaynaklanan eylemsizlik kuvvetleri en uygun biçimde düşey taşıyıcı sistem elemanlarına aktarılabilir. Simetrik taşıyıcı sistem düzenlemesi ile kütle, rijitlik ve dayanım bakımından oluşabilecek dışmerkezliklerin önüne geçilebilir ve öngörülebilir bir deprem davranışı gerçekleştirilebilir.

Taşıyıcı sistem düşey doğrultuda da düzenli biçimde düzenlenmelidir. Bu bağlamda kat rijitliğinde ve dayanımında ani değişimler nedeni ile oluşabilecek yumuşak kat ve zayıf kat düzenlemelerinden olabildiğince kaçınılmalıdır.

Bu öneri, yukarıda (a) paragrafında belirtilen önerinin bir devamı niteliğindedir. Simetrik taşıyıcı sistem düzenlemesi ile kütle, rijitlik ve dayanım bakımından oluşabilecek dışmerkezliklere bağlı tehlikeli burulma titreşimlerinin önüne geçilebilir ve öngörülebilir bir deprem davranışı gerçekleştirilebilir.

Taşıyıcı Sistemde Fazla-Bağlılık Özelliğinin Sağlanması

 

Statik yükler altındaki fazla-bağlılık (hiperstatiklik) davranışının deprem etkileri altında da geçerli olması, bu bağlamda deprem sırasında bazı taşıyıcı sistem elemanlarının dayanımlarının azalması ve hatta devre dışı kalması durumunda, sistemde kararlı davranışı sağlayabilecek yeterli sayıda yedek elemanın devreye girmesi, diğer deyişle taşıyıcı sistemin yedeklenmesi sağlanmalıdır.

Birbirinden yapısal derzlerle ayrılan bina bloklarının depremde çarpışarak hasar görme riski taşıdığı gözden uzak tutulmamalıdır. Bu bağlamda;
(a) Burulma düzensizliğinin önlenmesi, taşıyıcı sistem elemanlarının dengeli düzenlenmesi vb. nedenler dışında, salt bina veya bina bloklarının plandaki uzunlukları yüzünden taşıyıcı sistemin yapısal derzlerle birbirinden bağımsız bloklara ayrılmasından olabildiğince kaçınılmalıdır.
(b) Bina veya bina bloklarının plandaki uzunlukları, deprem hesabından bağımsız olarak, betonarme elemanlar için TBDY-4.5.8’de tanımlanan etkin kesit rijitlikleri kullanılarak düzgün sıcaklık değişmesi ve rötre etkileri için yapılacak taşıyıcı sistem hesabına göre belirlenebilir.

Fazla-bağlılık özelliği, statik etkiler altında hiperstatiklik olarak adlandırdığımız özelliğe karşı gelir. Deprem sırasında bazı taşıyıcı sistem elemanlarının dayanımlarının azalması ve hatta devre dışı kalması durumunda, sistemde kararlı davranışı sağlayabilecek yeterli sayıda yedek elemanın devreye girmesi, diğer deyişle taşıyıcı sistemin yedeklenmesi ancak fazla-bağlılık özelliğinin tutarlı biçimde sağlanması ile mümkün olabilir.

Bu bağlamda uygulamada sıklıkla yapılan bir yanlışlık, gereksiz yere genleşme derzi yapılarak taşıyıcı sistemin yeterince fazla-bağlı olmayan küçük parçalara ayrılmasıdır. Uygulamadaki alışkanlığın aksine, planda belirli uzunluklar (örneğin 40 m) aşılınca derz yapılarak taşıyıcı sistemlerin ayrılmasını gerektiren bir kural yoktur. Bina veya bina bloklarının plandaki uzunlukları, deprem hesabından bağımsız olarak, betonarme elemanlar için TBDY Bölüm 4’te tanımlanan etkin kesit rijitlikleri kullanılarak düzgün sıcaklık değişmesi ve rötre etkileri için yapılacak taşıyıcı sistem hesabına göre belirlenebilir.

Taşıyıcı Sistemde Yeterli Dayanım, Rijitlik ve Süneklik

Deprem yer hareketinin planda tüm doğrultularda etkili olduğu dikkate alınarak taşıyıcı sistem elemanlarının tercihen birbirine dik iki asal doğrultuda düzenlenmesi ve birbirine yakın dayanım ve rijitliğe sahip olması esastır.

 

Taşıyıcı sistemde olumsuz davranışlara neden olan burulma düzensizliğini ortadan kaldırmak ve tehlikeli burulma titreşimlerini önlemek amacı ile yeterli burulma dayanımının ve rijitliğin sağlanması esastır. Bu doğrultuda uygun bir çözüm, rijitliği ve dayanımı yüksek taşıyıcı sistem elemanlarının olabildiğince binanın çevresinde düzenlenmesidir.

Tasarım deprem yer hareketi altında binada meydana gelen deprem etkilerinin taşıyıcı sistemin sünek davranışı ile azaltılması için bu Yönetmelik’te tanımlanan sünek tasarım ve kapasite tasarımı ilkelerine titizlikle uyulmalıdır.

Bu özellikler, büyük depremlerde taşıyıcı sistemin davranışını belirleyen temel öğelerdir. Hem rijitlik, hem de dayanım gereğinden ne fazla, ne de az olmalıdır. Fazla rijitlik yerdeğiştirmeleri azaltır, ancak taşıyıcı sisteme etkiyen deprem yüklerinde ve iç kuvvetlerde artışa neden olur. Bu da eleman dayanımlarının arttırılmasını gerektirir, ancak bu kez taşıyıcı sistemde süneklik sağlanması zorlaşır. Unutulmamalıdır ki sünek davranış, aslında çok büyük olan deprem yüklerininin azaltılarak makul düzeylere inebilmesini sağlayan hayati bir özelliktir. Ancak, taşıyıcı sistem elemanlarında doğrusal olmayan (nonlineer) davranışa karşı gelen sünek davranışın sistem bazında sağlanabilmesi, gevrek davranış modlannda (örneğin kesme) yeterli dayanımın mevcut olmasına bağlıdır.

Katlarda ve Geçiş Katlarında Yeterli Döşeme Rijitliği ve Dayanımı

Depremde döşemelerde oluşan eylemsizlik kuvvetlerinin düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarılmasını ve aynı zamanda deprem etkilerinin farklı rijitliklere sahip düşey taşıyıcı sistem elemanları arasında güvenle dağıtılmasını sağlamak üzere, döşemelerin yüksek düzlem içi rijitliğe ve yeterli dayanıma sahip olmaları esastır.
Düzlem içi kuvvetlerin döşemelerden düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenli biçimde aktarıldığı hesapla gösterilmelidir. Gerekli durumlarda betonarme döşemelerde ek bağlantı donatıları ve aktarma elemanları kullanılmalıdır.

Döşemelerde büyük boşluklardan kaçınılmalıdır. Boşluklardan kaçınılamadığı durumlarda, eylemsizlik kuvvetlerinin düşey taşıyıcı sistem elemanlarınına aktarılmasını sağlamak üzere boşluk kenarlarında yeterli rijitlik ve dayanıma sahip yatay elemanlar düzenlenmelidir.
Özellikle normal rijitlikli katlardan çok rijit bodrum katlarına geçişte yer alan ve üstteki katlarda oluşan deprem kuvvetlerinin büyük kısmını bodrum katlardaki çevre perdelerine aktaran geçiş döşemeleri’nde yeterli düzlem içi rijitlik ve dayanımın sağlanması esastır.

Kat döşemeleri, depreme dayanıklı taşıyıcı sistemin en önemli elemanlanndandır. Depremde eylemsizlik kuvvetlerinin büyük kısmı döşemelerde yer alan kütleler nedeni ile oluşur. Bu kuvvetlerin düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarılmasını ve aynı zamanda deprem etkilerinin farklı rijitliklere sahip düşey taşıyıcı sistem elemanları arasında güvenle dağıtılmasını sağlamak üzere, döşemelerin yüksek düzlem içi rijitliğe ve yeterli dayanıma sahip olmaları gerekir. TBDY (2018)’de belirli durumlarda döşemelerin düzlem içi rijitliklerinin gözönüne alınarak modellenmesi öngörülmektedir.

Öte yandan normal katlardan çok rijit bodrum katlarına geçişte yer alan ve üstteki katlarda oluşan eylemsizlik kuvvetlerinin tümünü veya büyük bir bölümünü ani olarak bodrum katlardaki çevre perdelerine aktarmak durumunda kalan geçiş katları döşemelerinde yeterli düzlem içi rijitlik ve dayanımın sağlanması TBDY (2018)’de zorunlu kılınmıştır.

Kaynaklar: Dr. Zekai Celep-Deprem Yönetmeliği Taslağında Betonarme Yapılar Konusunda Muhtemel Değişiklikler, TBDY-2018 , TBDY 2018 Eğitim Elkitabı, Zekai Celep Ders Notları