Depreme Dayanıklı Bina Tasarımı
Çoğu binayı depremlere karşı dayanıklı hale getirmenin amacı, en şiddetli depremlerde bile hiçbir zarar görmemelerini sağlamak değildir, çünkü bu durumda inşaat maliyeti mantıksız derecede artar. Bunun yerine, depreme dayanıklı binaların temel hedefi can kaybını ve yaralanmaları önlemektir. Ardından, binayı depreme karşı güçlendirmek için ek maliyetler ile binanın ömrü boyunca depremden kaynaklanabilecek olası onarım maliyetleri arasında bir denge kurulması amaçlanır.
Deprem Dayanıklılığının Ana Hedefleri
En büyük öncelik, yapının çökmesini önleyerek insan hayatını korumaktır. Bunun yanı sıra, güçlendirme için harcanan ek maliyetler ile deprem sonrası onarım maliyetleri arasında mantıklı bir denge sağlanmalı, böylece ekonomik fizibilite korunmalıdır.
Uygun Fiyatlı Binalar ve Deprem Dayanıklılığı
Bu nedenle, uygun fiyatlı depreme dayanıklı binaların temel amacı, binaların çökmesini ve buna bağlı kayıpları önlemek olmalıdır. Büyük depremlerde bu tür binaların çatlaması ve onarım gerektirmesi beklenir. Dikkate alınması gereken bir diğer nokta, toplum için bazı binaların diğerlerinden daha önemli olduğudur. Bir konut depremde hasar görürse, etkisi yalnızca bir aileyi kapsar. Ancak bir okul ders saatlerinde çökerse, çok sayıda öğrenci hayatını kaybedebilir. Ayrıca, okul binası çökerse, depremden sonra evsiz kalanlar için geçici barınak olarak kullanılamaz.
Kamu Binalarının Önemi
Okullar veya hastaneler gibi yapılar, toplum üzerindeki daha geniş etkileri nedeniyle daha yüksek dayanıklılığa sahip olmalı ve acil durumlarda kullanılabilir kalmalıdır.
Binaların Yatay Planı
Bir binanın yatay planı, mümkün olduğunca merkezinden geçen çizgilere göre simetrik olmalıdır. Simetri eksikliği, yapıda burulma etkilerine yol açabilir; bu etkiler oldukça yıkıcı olabilir ve kesinlikle değerlendirilmelidir. L veya T gibi kama şeklindeki düzenler, yatay planlar için genellikle uygun değildir. Asimetrik yatay planlara sahip binaların davranışlarını incelemek için L ve T şekillerini ele alıyoruz. Bu tür tasarımlarda, deprem kuvvetinin binaya göre yönüne bağlı olarak, binanın kanatları farklı hareketlere maruz kalabilir.
Depremin Asimetrik Şekiller Üzerindeki Etkisi
Örneğin, deprem kuzey-güney yönünde etkili olursa, L veya T şeklindeki bir binanın kuzey-güney kanadı diğer kanada göre daha sert olacaktır, çünkü uzun ekseni depremin hareketiyle aynı hizadadır ve bu nedenle daha az hareket eder. Öte yandan, deprem yönünde daha kısa bir uzunluğa sahip doğu-batı kanadı, deprem kuvvetlerini absorbe edecek yeterli kapasiteye sahip değilse, özellikle kanatların birleşme noktasında daha fazla hasar görebilir.
İnşaat Malzemesi Seçimi
Yapısal malzemeler genellikle bulunabilirlik veya ekonomik faktörlere göre seçilir. Ancak yalnızca deprem dayanıklılığı hedefleniyorsa, en iyi temel malzemeler aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:
a) Titreşim enerjisini absorbe etme ve büyük plastik deformasyon kapasitesi.
b) Yüksek dayanım-ağırlık oranı.
c) Homojenlik.
d) En az iki dikey yönde eşit ve yüksek dayanım.
e) Tamamen dayanıklı bağlantılar.
Genel olarak, bina ne kadar büyükse bu özellikler o kadar önem kazanır. Malzemeler farklı inelastik ve plastik davranışlar sergiler; bu özellik, esneklik olarak bilinir. Çelik gibi esnek malzemeler, kırılmadan önce büyük plastik deformasyona uğrar. Buna karşılık, tuğla gibi kırılgan malzemeler ağır yük altında neredeyse hiç inelastik veya plastik davranış göstermez ve elastik sınırına yakın aniden kırılır. Cam ve sade beton da tuğlaya benzer davranış sergiler. Kırılmadan önce enerjiyi absorbe etme ve plastik deformasyona uğrama yeteneği, depremden kaynaklanan titreşim yükleri altında binanın hayatta kalması için malzemelerin en önemli özelliklerinden biridir.
Esnek ve Kırılgan Malzemeler Karşılaştırması
Çelik gibi esnek malzemeler, esneklikleri sayesinde deprem enerjisini daha iyi absorbe ederken, tuğla veya sade beton gibi kırılgan malzemeler hızla kırılır ve dayanımını kaybeder. Teleskopik Demir Direk gibi araçlar, beton yapıların inşası sırasında stabilitesini artırabilir.
Güçlendirilmesi Gereken Noktalar
Binanın güvenliğini sağlamanın ilk adımı, deprem sırasında duvarların üst kısımlarının dışarı doğru genişlemesini önlemektir. Bu yöntemin uygulanması, kullanılan duvar malzemelerine bağlıdır. Eğer duvarlar tuğla veya beton bloklardan yapılmışsa, en iyi yöntem takviyeli beton bağ kirişleri kullanmaktır. Hindistan’da yapılan araştırmalar, bağ kirişlerinden sonra binayı güçlendirmenin en etkili yolunun, duvarları kesişim noktalarında çelikle dikey olarak güçlendirmek olduğunu göstermiştir. Takviye çelik çubuklar bir uçta temele, diğer uçta bağ kirişinin çeliğine bağlanmalıdır. Bu şekilde, binayı büyük ölçüde güçlendiren bir çerçeve oluşur. Duvar yüksekliklerinin mümkün olduğunca kısa seçilmesi gerektiği unutulmamalıdır. Kapılar ve pencereler gibi açıklıklar, birbirinden ve köşelerden ya da duvar kesişimlerinden mümkün olduğunca uzak olacak şekilde tasarlanmalıdır. Daha fazla güçlendirme için, tüm kapı ve pencerelerin her iki yanına dikey çelik çubuklar ve bu açıklıkların üstünde ve altında duvarlara gömülü yatay çelik çubuklar yerleştirilmesi önerilir.
Bağ Kirişleri ve Çelikle Duvar Güçlendirme
Takviyeli beton bağ kirişleri, dikey ve yatay çelik takviyelerle birlikte duvarların dayanımını artırır ve deprem sırasında genişlemelerini önler.
Yan Yana Binalar Arasındaki Mesafe
Yan yana binalar, özellikle farklı yüksekliklere sahip olanlar, birbirinden mesafeli olmalıdır. Örneğin, tek katlı bir bina, iki katlı bir binanın hemen yanına hiçbir boşluk olmadan inşa edilirse, deprem sırasında farklı şekilde titreşirler ve birbirine çarpabilirler. Deprem kuvvetleri, bina altındaki toprak ve zemin aracılığıyla temele, ardından yapıya iletilir. Alttaki toprağın, depremler sırasındaki bina davranışı üzerindeki etkisi iyi belgelenmiştir. Çoğu durumda, binaların hasar görmesi, yapının kendisinin yetersiz dayanıklılığından değil, altında kalan toprağın başarısızlığı veya bozulmasından kaynaklanmıştır. Toprak ve temel tasarımıyla ilgili temel konular bu bölümde kısaca ele alınmıştır.
Toprak ve Temelin Dayanıklılıktaki Rolü
Alttaki toprak ve iyi tasarlanmış bir temel, kuvvetlerin iletilmesinde ve yapının hasardan korunmasında kritik bir rol oynar ve dikkatle değerlendirilmelidir.
Kerpiç ve Çamur Duvarlar
İran’ın birçok kurak bölgesinde, güneşte kurutulmuş ham çamur tuğlaların bina yapımında kullanılması yaygındır çünkü bu tür binaların malzemeleri yerel olarak bulunur ve çiftçiler tarım işlerinin olmadığı dönemlerde bunları inşa edebilir. Çamur tuğladan yapılan duvarlar kalın ve ağırdır, bu da soğuk ve sıcağa karşı iyi bir yalıtım sağlar, ancak yapısal olarak çok zayıftır ve orta ve büyük depremlerde çökme olasılığı oldukça yüksektir. Bu duvarlar, takviye veya zırh olmadan kullanılmamalıdır. Kerpiç ve çamur duvarlar, trapezoid destek duvarları kullanılarak depremlere karşı güçlendirilebilir; bu destekler, ana duvarlarla aynı anda inşa edilmeli ve bağlanmalıdır. Destekler sonradan eklenirse, kuruma sırasında büzülebilir ve ana duvarlardan ayrılabilir. Binanın her köşesinde iki destek duvarı inşa edilmelidir. Ayrıca, bir enine duvarın boyuna duvarla buluştuğu yerlerde veya ağır bir çatıyı taşıyan bir kemerin olduğu noktalarda da bu destekler yapılmalıdır. Kubbe şeklindeki kerpiç binalar da destek duvarlarıyla güçlendirilebilir.
Kerpiç Duvarların Güçlendirilmesi
Ana duvarlarla aynı anda inşa edilen trapezoid destekler, kerpiç duvarların depreme karşı dayanıklılığını önemli ölçüde artırabilir.
Su Yalıtım Katmanları
Sıcak ve kuru bölgeler hariç, her duvarda nemin binaya sızmasını önlemek için bir su yalıtım katmanı gereklidir. Deprem riski olan bölgelerde, yalıtım malzemeleri üstteki ve alttaki duvarlarla tamamen yapışmalıdır. Eğer bu tür malzemeler kullanılmazsa, duvarda zayıf bir dikiş oluşabilir ve deprem sırasında duvar bu dikiş boyunca kayabilir. Su yalıtım katmanı oluşturmanın en basit yolu, 2 cm kalınlığında ve 3:1 oranında kum-çimento harcı kullanmaktır. Bu katmanın altındaki duvar, harç uygulanmadan önce nemlendirilmelidir ve katmanın kendisi de üstüne duvar inşa edilmeden önce nemlendirilmelidir. Alternatif yalıtım malzemeleri kullanılıyorsa veya kum-çimento harcının duvara yapışması konusunda şüphe varsa, 40 cm uzunluğunda ve 12 mm çapında bağlantı çubukları kullanmak en iyi çözümdür.
Deprem Bölgelerinde Su Yalıtımı Yöntemleri
İyi yapışan kum-çimento harcı veya bağlantı çubukları kullanımı, duvarlarda zayıf noktaların oluşmasını önler ve sismik olaylar sırasında stabilite sağlar.
Prefabrik Beton Elemanların Avantajları ve Zorlukları
Beton yapı elemanlarını fabrikada üretip şantiyede monte etmek aşağıdaki avantajları sunar:
- Fabrikada daha yüksek kaliteli beton elde edilebilir, çünkü duvarlar yatay olarak dökülebilir ve beton daha iyi sıkıştırılabilir.
- Fabrika üretimi betonun daha yüksek kalitesi ve uygulamadaki hassasiyet sayesinde duvar kalınlığı en aza indirilebilir. Bu, prefabrik bileşenlerin boyutlarını küçültür, binayı hafifletir ve deprem kuvvetlerini azaltır.
- Kalıp maliyetleri büyük ölçüde azalır.
- Fabrikada kalite kontrolü ve denetim çok daha basit ve doğrudur.
- Beton iç mekânda kür edildiği için kış mevsiminde de inşaat yapılabilir; çalışma alanının sıcaklığı kolayca kontrol edilebilir.
- Betonun su buharlaşması daha iyi gerçekleşir, çünkü prefabrik duvarlar kürlenme sırasında bağımsız olarak kurur ve büzülür, inşaat sonrası büzülme yalnızca birleşim yerleriyle sınırlı kalır.
Kalıp Altı İskele Çeşitleri kullanımı, bu prefabrik elemanların şantiyede montajını hızlandırabilir ve güvenliğini artırabilir.
Prefabrik Betonun Temel Avantajları
Fabrika üretimi, beton kalitesini iyileştirir, yapının ağırlığını azaltır ve uygulama maliyetlerini düşürür; bu da depreme dayanıklı tasarım için etkili bir seçenektir.
