1

T.C.

STANBUL KLTR NVERSTES

NAAT MHENDSL BLM

BETONARME YAPILARIN GELENEKSEL YNTEMLERLE DEPREME KARI

GLENDRLMESDr.Erdal Cokun

naat Yksek Mhendisi

2

Giri

Yurdumuz dnyann en etkin deprem kuaklarndan birinin zerindebulunmaktadr. Gemite yurdumuzda birok ykc depremlerolduu gibi, gelecekte de sk sk oluacak depremlerle byk can vemal kaybna urayacamz akldan karlmamaldr.

Deprem Blgeleri Haritas'na gre, yurdumuzun %92'sinin depremblgeleri ierisinde olduu, nfusumuzun %95'inin deprem tehlikesialtnda yaad ve ayrca byk sanayi merkezlerinin %98'i vebarajlarmzn %93'nn deprem blgesinde bulunduubilinmektedir.

Son 58 yl ierisinde depremlerden, 58.202 vatandamz hayatnkaybetmi, 122.096 kii yaralanm ve yaklak olarak 411.465 binayklm veya ar hasar grmtr. Sonu olarak denilebilir ki, depremlerden her yl ortalama 1.003 vatandamz lmekte ve 7.094 bina yklmaktadr.

3

Terminoloji, Ama

Onarm (Repair), hasar grm bir yapy ya da yap elemannngrlen bir gvenlik dzeyine getirmek iin yaplan ilemlerdir.

Glendirme (Strengthening), hasar grmemi bir yapy ya da yapelemann geerli bir gvenlik dzeyine karmak iin yaplan ilemlerdir.

Konuyla ilgili ngilizce yaynlarda ska geen ve giderek teknik literatrmze de giren Retrofit kelimesi yaplarn depreme karglendirilmesi anlamna gelen genel bir kelimedir. rnein, kolonlarn ya da kirilerin mantolanmas birer Retrofit ilemidir.

Onarmdaki ama nceki durumu geri getirmektir, bu kullanm bakmndan olabilecei gibi yapnn yk tama kapasitesini, rijitliini, snekliini ve dayanklln artrmak eklinde olabilir.

Glendirmedeki ama ise, yapnn dayanm ve benzeri karakteristiklerini nceki dzeyinin stne kartmaktr.

4

Onarm ve Glendirme Sreleri

Yapnn mevcut halinin belirlenmesi (atlaklar, deformasyonlar,hasarlar),Sistemin durumu

Onarm ve/veya glendirmenin gereklerinin belirlenmesi

Onarm ve glendirmeden sonra yapda temin edilmesi istenen hedeflerin belirlenmesi

Onarm ve/veya glendirme programnn hazrlanmas

naatn kalitesinin denetlenmesi

nerilen onarm ve /veya glendirme sistemlerinin uygunluunun belirlenmesi

5

Betonarme Yaplarda Gzlenen Kusurlar,Hasar Nedenleri

Uygun olmayan tayc sistem dzenlemeleri

naat hatalar, yeterli denetimin olmay

Donat detaylarnn yetersiz veya zayf olmas

6

Deprem Riski Altndaki Yaplar

Planda ve deyde simetrik olmayan sistemler

Kat alanlar ve kat ykseklikleri yap ykseklii boyunca deikenlik gsteren sistemler

Diyaframda byk boluklar ieren ya da zayf diyafram balar olan sistemler

Sistemdeki sreksizlikler nedeniyle ykleri en ksa yoldan zemine aktaramayan yaplar

Bitiik dzende olan yaplar

Byk arlklarn, ktlelerin bulunduu yaplar

Yapda yumuak kat, ksa kolon bulunmas

Donatda korozyon, yetersiz donat yzdesi,dk beton kalitesi, kt iilik

Olumsuz zemin koullar, yetersiz temel balantlar

7

Hasarlar

8

Donat Detaylarnn Zayf veya Yetersiz Olmas

Kiri kolon birleimlerinde gerektii gibi etriye sklatrlmas yaplmamtr.

Etriye ularnn kenetlenmesi genellikle kabuk

betonu iinde kalmaktadr.

Dey donatnn bindirme boylar ynetmeliin

ngrdnden ksa tutulmaktadr.

Etriyelerin deprem kuvvetine kar nemli etkisi vardr:Kesme kuvvetine kar kolonun dayanmn artrmak.Sarg donats olarak betonun snekliini artrmak.Boyuna donatnn bindirmeli eklerinde aderansartrmak.

9

Zayf Kolon-Gl Kiri Problemi

Zayf kolon-gl kiri halinde kolonlar mekanizma durumuna geerek, yap gme moduna girebilmektedir. Kolonlarn gl, kirilerin zayf olmas halinde ise plastik mafsallama kiri ularnda meydana gelmekte, byk deformasyonlarda dahi sistem stabilitesini koruyarak snek bir davrangsterebilmektedir

10

Kolonlarda Hasar Nedenleri

Deprem esnasnda kolonlara gelen kesme kuvvetini karlayacak yeterli etriye yoksa kolonda ani ve gevrek krlma meydana gelebilir. Kolonlarda yaygn, genilemi kesme atlaklar ar hasarn varlna iarettir. Doru yerletirilmi donat, atlan genilemesini nleyerek klcal dzeyde kalmasn salar. Donat, olabildiince asal ekme gerilmeleri dorultusunda yerletirilmelidir.Kolonun depremde iyi bir davran gstermesi iin ularnn sarlmasnn yansra, kesit boyutlarnn da byk seilmesi gerekir. Onarm ve glendirmedeki bir ama da kolon kesitlerinin artrlmasdr.

11

Bina kelerinde 1.5 m lik konsol telemesi ve etkileri

12

naat Hatalar, Yeterli Denetim Olmay

Son yllarda meydana gelen depremlerin gsterdikleri Trkiyede etkin denetimin yaplmadn aka ortaya koymaktadr. ncelikle projede ngrlen beton kalitesinin olduka altnda beton retildiinden, dayanm kk kmakta, betonda aderans (bond) zellii byk lde kaybolmaktadr. Depremlerden sonra hasarlbinalarn incelenmesi sonucu kullanlan beton kalitesinin BS5-BS15 civarnda olduu saptanmtr. Yukarda detayl olarak bahs edildii gibi donatyerletirilmesinde bilinsizce yaplan hatalar ykc hasarlara neden olmaktadr.

13

Kt detaylandrma, kt malzeme ve iilik

14

Perdelerde Hasar Nedenleri

Perdeler krlma konumuna kesme veya eilme nedeniyle ulaabilir.Eilme krlmasna eilme atla boyunca donatnn akmas ile ulalr. Kesmenin davrana hakim olduu durumlarda asal ekme gerilmelerine dik ynde oluan eik atlaklar krlmaya neden olmaktadr. Bu aamadan sonra perdeler devreden kar ve yap rijitliini byk lde kaybederek ar hasar grebilir. Kolonlarda anlatld gibi eksik ve hatal donat dzenlemesi, yetersiz kesit boyutlar perdelerde dehasar nedeni olarak sylenebilir.

Kesme ve Basn HasarBirlikte

15

Glendirmedeki ama:

Yapnn performansn yrrlkteki Deprem Ynetmeliinin belirledii dzeye karmak.

Yapnn performansn depremde toptan gmeyi nleyecek dzeye karmak (iyiletirmek).

16

Yaplarn Glendirilmesinde Esas Alnacak Snflandrma

Yksek olmayan betonarme ve yma bina(7 ve betonarme ya da daha az katl)

Az katl(Betonarme 1-3, yma 1-3)

ok katl(Betonarme 4-7, yma 4-7)

Konut BasitletirilmiGlendirme

Basitletirilmi ya da kapsamlglendirme

KapsamlGlendirme

KapsamlGlendirme

nemli Yap Kapsaml Glendirme

Yksek betonarme bina (8 ve daha ok katl)

elik Yap

17

Basitletirilmi glendirme

Tayc Duvarlarn artrlmas

Blme duvarlarnn klasik yntemlerle tayc hale dntrlmesi

ndkm betonarme panellerle tayc sistem oluturulmas

Bodrumda evre perdesi yaplmas

Kat azaltlmas

Ar balkonlarn ve parapetlerin kaldrlmas

Binada mevcut dzensizliklerin kaldrlmas

Blme duvarlarn lif takviyeli kompozitlerle tayc hale dntrlmesi

18

Kapsaml Glendirme

Yap tayc sisteminin dayanmn ve rijitliini artrmak Betonarme perde eklemek (kolonlarla birleen perdeler, dtan eklenen

perdeler. Diyagonalli elik ereveler eklemek

Sistemin snekliliini artrmak Kolonlarda kuatma yaplmas (elik levhalarla mantolama, LTK

kullanlmas) Kolon glendirilmesi (Kolonlarn betonarme veya elik olarak

mantolanmas) Yerel rijitlik azaltlmas (Ksa kolonlarn etrafnn almas, duvar azaltlmas

gibi)Deprem etkilerini azaltmak (Talebin azaltlmas, Talep

19

Karlatrma

Basitletirilmi Glendirme Kapsaml Glendirme

20

Perdelerle Glendirme

Sisteme eklenecek tayc sistem elemanlarnn tip, say ve boyutlarnn seimi mevcut taycsistemin zelliklerine ve yapnn fonksiyonel dzen, durum ve planna baldr.

Sistem iyiletirilmesinde perdelerle glendirme halen en yaygn ve geleneksel uygulama eklidir.

Perde ilave edilmesinde dikkat edilmesi gereken en nemli husus, yeni durumun yapda burulma etkileri yaratmamasdr. Yapnn ktle ve rijitlik merkezi mmkn olduunca yakn kalmaldr.

Glendirme perdeleri her iki dorultuda en az ikier tane olmaldr. Yapnn kat adedinin ve plandaki alannn az olmas halinde toplam perde says e de indirilebilir.

Perdenin iki kolon arasnda kalmas tercih edilmelidir. Baz hallerde bir taraftan bir kolona birlemesi dnlebilir. Bu durumda dier tarafta perde ucu dzenlenmelidir. ki utan da kolona bitiik olmayan demeyi delip geen perde ile deme arasnda ok byk gerilme ylmalar meydana geleceinden bu tr perdeler yaplmamaldr.

Perdelerin temellerinin oluturulmas da ok nemlidir. Komu kolonlar da kapsayacak ekilde srekli veya plak temel dzenlemesi yapmak gerekir. Bu ekilde kolonlarn normal kuvvetlerinden faydalanarak perdeye komu tekil temeller birletirilerek byk bir perde temeli yaplmas gerekir.

21

Perde Donat Detaylar

Dardan Perde Uygulamas

Kirilere Birletirme

Eksenel Perde

22

elik aprazlarla Glendirme

Yaplan deneysel almalar bu tr glendirme teknii kullanlarak yapnn rijitliinin 4-5 kat kadar artrlabileceini gstermitir.

23

elik aprazlara Glendirmede Uygulama rnei

elik aprazl sistemlerde kuvvetlerin kattan kata iletilmesi gerekmektedir, Bunun iin elik elemanlarn katlar aras srekliliinin salanmas gerekmektedir. elik elemanlarn rijitlii betonarmeye gre dk olduundan, beklenen ilevin salanmasbyk kesitli elik elemanlarn kullanlmas ile mmkndr.

24

elik apraz Uygulamalar

25

elik apraz Uygulamalar

26

Kolonlarn Glendirilmesi

Deneysel ve teorik almalar erceve tr az katl betonarme binalarn kolonlarnda en uygun glendirme ynteminin rijitlik ve dayanmn birlikte artrlmasolduunu gstermitir.

Kolonlarn glendirilmesinde farkl seenekler vardr. Bu seenekler ve izlenecek stratejiler kolonun dayanmn, snekliini ya da rijitliini artrmaya ynelik olmaldr.

27

Mantolama rnekleri

Betonarme Mantolama

elik Ceketleme

28

elik Ceketleme Uygulamalar

Dayanm artrr. elik elemanlarn sistemle birlikte alabilmesi iin mevcut betona iyi yapmas ve ankrajlanmasgerekir.

29

Kirilerin Glendirilmesi

Betonarme Mantolama

LTK Uygulamas

Dayanm yeterli olmayan kiriler glendirilebilir. Burada en nemli husus komu kolonlara gre daha gl kiri trnden bir birleim blgesi oluturulmamasdr (zayf kolon-gl kiri oluturulmamaldr). Kirilerde mantolama bir ya da iki yze uygulanr.Kirilerde mesnet kesitinin glendirilmesi, deme kalnlnn artrlp st donateklenmesiyle veya alttan kolonu geen bir donat eklenmesiyle olabilir. Kiriler alttan elik eritler ya da lif takviyeli polimerlerle de glendirilebilirler.

30

Lif Takviyeli Kompozitler (LTK)

Lif takviyeli kompozitler (LTK) son yllarda yaplarn onarm ve glendirmesinde yaygn olarak kullanlmaya balanmtr.

Lifler Dayanm (MPa) Elastisite Modl(GPa)

zgl Arl (kg/m3)

Cam Lifleri 1700-2100 50 2500

Karbon Lifleri 1700-2500 150-190 1900

Aramid Lifleri 1700-2100 65-120 1400

31

Lif Takviyeli Kompozitlerle (LTK) Glendirme

Kpr Uygulamas

Kolon UygulamasYma Duvarn Glendirilmesi (Deney Dzenei)

Yaplarn dolgu duvarlarnn LTKlerle glendirilmesi ve perde gibi alabilen elemanlar haline getirilmesi yani sisteme ynelik iyiletirmelerin yaplabilmesi almalar henz yenidir. Bu konuda deneysel almalar srdrlmektedir. LTK, binalarn boaltlmadan glendirilmesini salayabilecek bir yntem olmas itibariyle giderek nem kazanmaktadr. Duvar glendirmesini hedefleyen LTK tasarm sneklik artrmadan ziyade dayanm artrma amacyla yaplmaldr. Daha ok beton kalitesinin iyi olduu anacak enine ve boyuna donatnn yetersiz olduu durumlarda kullanlabilir.

32

Kapasite Tasarm

Mevcut betonarme yaplarn analizi iin lineer ve lineer olmayan analiz yntemleri vardr. Kapasite tasarmiin lineer olmayan statik yk artmyntemi (Pushover) kullanlmasnerilir. Bilgisayar yazlmlarnn gelimesi ile bu tr zmlemeler zellikle zamanlama asndan sorun olmaktan kmtr. Unutulmamaldr ki; Mhendisin davran bilgisi, saduyusu, deneyimi bilgisayar yazlmlarnn nndedir.

Eleman kapasitlerinin tasarmnda kesme ve basn kapasiteleri eilme kapasitlerinin stnde tutulmaldr. nk anlan trde krlmalar gevrek, eilme krlmas ise snektir. Perde ereve sistemlerde nce kirilerin, sonra perde elemanlarn akmas istenir. Kolonlar perde aktnda elastik kalp, dey ykleri tamaya devam ederler.

33

SONU VE NERLERBir yapda glendirmeye karar verilebilmesi iin, nce binann zeminin incelenmesinden ie balanmal ve zemin koullarnn uygun olduunu grdkten sonra, yapnn ayrntl olarak incelenmesine geilmelidir. Zemin koullar uygun deilse Geoteknik uzman mhendis ile ibirlii yaplarak, zeminin iyiletirme yollar aranmaldr.Glendirme iin tayc sistem elemanlarnda veya sistemin tmnde yetersizlikler bulunduunun ve uygulanacak iyiletirme teknikleri ile yapya yeterli tama gc salanmasnn mmkn olduunun saptanmas gerekmektedir. Tayc sistem btnyle glendirilirken baz elemanlarda kapasite eksiklii grlebilir ve bunlarn ayrca glendirilmesi yoluna gidilmelidir. Sonuta eleman kesit etkileri kapasiteye uygun hale getirilmelidirler.Mhendis, analiz iin kullanaca yazlmn neyi nasl yaptnn ve yazlmdaki kabullerin bilincinde olmaldr.Glendirme konusunun hayli karmak ve farkl alternatifleri olan bir sre olduu akldan karlmamaldr.Trkiyede henz bir Glendirme Ynetmelii yoktur, glendirme ile ilgili bir ynetmeliin hazrlanmas aciliyet kazanmtr.Yapnn glendirmesinde maliyet nemli bir kriterdir. Bu kriter gerektii gibi salanamyorsa yapnn yklp (demolition) yeniden yaplmas da deerlendirilmesi gereken seenekler arasnda yer almaktadr.

34

KAYNAKLAR

Afet Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakknda Ynetmelik, Bayndrlk ve skan Bakanl, Ankara, 1998. Kumbasar, N., Celep, Z., Deprem Mhendisliine Giri. 2000. Demir, H., Depremden hasar grm betonarme yaplarn onarm ve glendirilmesi. T naat Fakltesi, Istanbul, 1992. Baylke, N., Depremde hasar gren yaplarn onarm ve glendirilmesi. naat Mhendisleri Odas, zmir ubesi, 1999. FEMA-273. NEHRP Guidelines for the seismic rehabilitation of buildings (Preliminary). Federal Emergency Management Agency,

Washington, 1989. ATC-40. Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings Applied Technology Council, California 1987. ATC-14. Evaluating the seismic resistance of existing buildings. Applied Technology Council, California, 1987. zer, E., stanbuldaki betonarme yaplarn deprem gvenliklerinin belirlenmesi, onarm ve glendirilmesi, Istanbul ve Deprem

Sempozyumu, IMO, Istanbul ubesi, Istanbul, 2000. Ersoy,U., Yaplarn onarm ve glendirilmesinde ODT yaklam deneysel aratrmalar ve uygulama. Prof. Dr. Kemal zdeni anma

semineri, Yaplarn onarm ve glendirilmesi alannda gelimeler, Istanbul, 2002. Celep,Z., Mevcut betonarme binalarn deprem gvenliinin belirlenmesi ve glendirilmesi genel kurallar. Prof. Dr. Kemal zdeni anma

semineri, Yaplarn onarm ve glendirilmesi alannda gelimeler, Istanbul, 2002. Saatiolu,M., Yaplarn depreme kar glendirilmesinde yeni yntemler. Prof. Dr. Kemal zdeni anma semineri, Yaplarn onarm ve

glendirilmesi alannda gelimeler, Istanbul, 2002. Nunez, I., L., Compound Growth or Compound Seismic Risk of Destruction? Some vulnerability lessons from the Izmit, Turkey,

Earthquake of 17 August 1999. Second Euro Conference on Global Change and Catastrophe Risk Management: Earthquake Risks in Europe IIASA, Laxenburg, Austria, July 6-9, 2000.

Ghobarah, A., El-Attar, M., Aly, N.,M., Evaluation of retrofit strategies for reinforced concrete columns: a case study. Engineering Structures 22, pp. 490-501, 2000.

National Building Code of Canada. NBCC. Ottawa, (Ontario, Canada): National Research Council of Canada, 1995. Rizkallah, S., Tarek, H., and Hassan, N., Design recommendations for the use of FRP for reinforcement and strengthening of concrete

structures. Progressive Structural Engineering Materials 5, pp. 16-28, 2003. Nanni, A., Flexural behavior and design of reinforced concrete using FRP rods. Journal of Structural Engineering 1993: 119(11): 3344

3359. Istanbul iin deprem master plan (BU,TU,ODT,YT) Depremde gvenli binalar semineri, stanbul,2003.

GiriBina kelerinde 1.5 m lik konsol telemesi ve etkileriSon yllarda meydana gelen depremlerin gsterdikleri Trkiyede etkin denetimin yaplmadn aka ortaya koymaktadr. ncelKt detaylandrma, kt malzeme ve iilikPerdelerde Hasar NedenleriGlendirmedeki ama:Yaplarn Glendirilmesinde Esas Alnacak SnflandrmaBasitletirilmi glendirmeKapsaml GlendirmeKarlatrmaSisteme eklenecek tayc sistem elemanlarnn tip, say ve boyutlarnn seimi mevcut tayc sistemin zelliklerine ve yaelik aprazlarla Glendirmeelik aprazlara Glendirmede Uygulama rneielik apraz Uygulamalarelik apraz UygulamalarKolonlarn GlendirilmesiMantolama rneklerielik Ceketleme UygulamalarKirilerin GlendirilmesiLif Takviyeli Kompozitlerle (LTK) GlendirmeKapasite TasarmBir yapda glendirmeye karar verilebilmesi iin, nce binann zeminin incelenmesinden ie balanmal ve zemin koullarnn uKAYNAKLAR