mimari tasarımın deprem dayanımına etkisi
advertisement
MİMARİ TASARIMIN DEPREM DAYANIMINA ETKİSİ: ANTALYA TED KOLEJİ’NİN DEPREM YÖNETMELİĞİNE GÖRE İNCELENMESİ Semra ARSLAN SELÇUK ve Aslı ER AKAN * ODTÜ Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü, Ankara ÖZET Depreme dayanıklı yapı tasarımı konusunda yaşanan belirsizliklerin başında depremin neden olduğu yer hareketi gelmektedir. Şüphesiz ki depremin nereden ve nasıl geleceğinin bilinmesi mümkün değildir. Ancak, depremin neden olduğu hasarları güvenli yapı tasarımı ile azaltmak mümkündür. Ülkemizde deprem güvenliği açısından mimari tasarımı etkileyen “yönetmeliklerin” mimarlar tarafından yeterince anlaşılamadığı süregelen bir tartışma konusudur. 1998’den bu yana 2. derece deprem bölgesi olarak kabul edilen Antalya’da kamu binalarının bu yönetmeliklere göre tasarlanması ve tasarım sürecinin mimarlar ve mühendislerle birlikte yürütülmesi gerekmektedir. Bu bağlamda Antalya’da yapımı devam etmekte olan Antalya TED Koleji incelenmiş ve Deprem Yönetmeliğine uygunluğu tartışılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile, deprem dayanımında mimari tasarımın önemi ve genel olarak “yönetmeliklerin” mimari tasarımı nasıl etkilediği değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Antalya, Deprem Yönetmeliği, Ted Koleji. THE EFFECT OF ARCHITECTURAL DESIGN TO EARTHQUAKE RESISTANCE: INVESTIGATION OF THE TED COLLEGE OF ANTALYA ACCORDING TO EARTHQUAKE REGULATIONS ABSTRACT In the earthquake resistant building design the first reason for arising uncertainty is ground motion due to the earthquake. Definitely it is impossible to know where and how earthquake arises. Nonetheless it is possible to decrease the damage of earthquakes by using safe building design. For a long time, in our country, it has been discussing subject that the specifications which affect the architectural design for the aspect of earthquake safety has not been understood by architects. Since 1998 Antalya has been specified as second earthquake region, public buildings must be designed according to these regulations and the design process must be executed by architects and engineers. In this base, the Antalya TED College that is still under construction has been investigated and discussed appropriateness to the regulations. For the earthquake resistance importance of architectural design and how the regulations affect the architectural design are evaluated by using the obtained results. Keywords: Antalya, Earthquake Regulations, Ted College. 1. GİRİŞ Deprem afeti teknik olduğu kadar sosyal boyutları da içinde barındıran bir olgudur. Günümüzde, deprem afetinin zararlarını azaltma, depreme dayanıklı yapı tasarımı ve depreme hazırlıklı olma gibi kavramlar önem kazanmıştır. Türkiye, topraklarının önemli bir kısmı deprem riski taşıyan bölgeler üzerinde yer almaktadır. Bu nedenle ülkemiz sık sık yıkıcı depremlere sahne olmaktadır. Bu depremlerde hasar gören binalardaki eksikler ve kusurlar aşağıda sıralanmıştır. Uygun mimari tasarımın gerçekleştirilmemesi ve gerekli teknik hesapların yapılmaması Tasıyıcı sistemin düzensiz oluşu: Bu tür hasarların başlıca nedenleri, projede kirişlerin kolonlarla eksenel birleşmemeleri, krişlerin dolaylı mesnetlenmeleri, ve zemin kattan sonra oluşturulan cıkmalar olarak sayılabilir. Çok katlı bitişik binaların çekiçleme nedeniyle birbirini etkileyerek hasara sebep olması Detayların eksikliği: Taşıyıcı elemanların düzeninde gerekli kurallara uyulmaması, kiriş kolon birleşim bölgelerinde yeterli etriye kullanılmaması detay eksikliklerinden bazılarıdır. Kalifiye işçiliğin ve doğru malzemenin kullanılmaması Zemin özelliklerinin göz ardı edilmesi Giriş katların galeri, market gibi ticari amaçlarla kullanılmaları nedeniyle yeterli rijitliğe sahip olmayan yumuşak katların oluşması Sayılan bütün bu eksikliklerin yapılarda yer almaması için yapı inşasına kurallar getirilerek yönetmelikler ortaya konulmuştur. Ülkemizde teknoloji geliştikçe ve depremlerde elde edilen tecrübeler arttıkça 1940’tan bu yana değişen sekiz adet deprem yönetmeliği yürürlüğe girmiştir. Fakat yaşanan depremlerden sonra yapılarda oluşan hasarlar bu yönetmeliklere yeterince uyulmadığını göstermiştir. Bu çalışmada yeni yapıların bu yönetmeliklere ne kadar uyduğunu araştırmak için Antalya’da inşası devam etmekte olan Antalya TED Koleji seçilmiştir. Bina, afet yönetmeliğinde bulunan kurallara göre aşama aşama incelenmiştir. 2. ANTALYA’NIN DEPREMSELLİĞİ Türkiye’nin bulunduğu bölgede büyük levhalar arasında küçük birçok levhanın olması, Türkiye’nin büyük bir bölümünün deprem kuşağı içinde yer almasına neden olur. Türkiye, Şekil 1’de gösterildiği gibi üç büyük levhanın etkisi altındadır: Avrasya, Afrika ve Arap levhaları. Anadolu’nun büyük bir kısmının yer aldığı Anadolu levhası, Avrasya levhasının küçük bir bölümüdür [1]. Şekil 1 Türkiye’nin Etrafındaki Levhalar [1] Antalya ise II.derece deprem riski altında olan bir bölgededir (Şekil 2). Deprem nedeniyle yıkılmış antik kentlere sahip olduğu gibi sıklıkla da sallanmaktadır. Antalya’nın deprem haritasında ki yeri son yıllarda değişmiştir (Şekil 3). Önümüzdeki yıllarda da değişebilir. Son olarak 18.10.2001’de Manavgat’ta 3.5, 25.09.2001’de G. Paşa da 5.1 ve Kaş’ta 5 şiddetinde üç deprem olmuştur [2]. Şekil 2 Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası [3] Şekil 3 Antalya Deprem Haritası [3] 3. ANTALYA TED İNCELENMESİ KOLEJİ’NİN DEPREM YÖNETMELİĞİNE GÖRE Betonarme karkas yapılarda hatalar genellikle yapının oturduğu zeminden, yanlış tasarımdan, işçilikten, denetim eksikliğinden, malzemeden, ve gerekli teknik personelin eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Bu hatalardan kaçınabilmek için yönetmeliklere uygun şekilde yapıların inşa edilmesi gerekmektedir. Yapının mimari projesini hazırlayan mimar, tasarım sürecinde yapının taşıyıcı sistemini de düşünmelidir. Strüktür sisteminin doğru seçilmesi yapının çeşitli yüklere dayanabilmesiyle doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle tasarım sürecinde mimarlar ve mühendisler işbirliği içinde bulunmalıdırlar. Ancak bu şekilde güvenli yapı tasarımı yapılabilir. Bir yapıda en önemli özellik yapı güvenliğini sağlayarak insan hayatını korumaktır. Bu nedenle yönetmeliklere uygun yapı tasarımı son derece önemlidir. Türkiye deprem yönetmeliğinde (1998) bina taşıyıcı sistemlerine ilişkin genel ilkelerin başında aşağıda ifade edildiği gibi rijitlik, kararlılık ve dayanım gelmektedir. “Bir bütün olarak deprem yüklerini taşıyan bina taşıyıcı sisteminde ve aynı zamanda taşıyıcı sistemi oluşturan elemanların her birinde, deprem yüklerinin temel zeminine kadar sürekli bir şekilde ve güvenli olarak aktarılmasını sağlayacak yeterlikte rijitlik, kararlılık ve dayanım bulunmalıdır. Bu bağlamda döşeme sistemleri, deprem kuvvetlerinin taşıyıcı sistem elemanları arasında güvenle aktarılmasını sağlayacak düzeyde rijitlik ve dayanıma sahip olmalıdır.” [4] Mimari tasarımı ile yapının deprem davranışı arasında yakın bir ilişki mevcuttur. Binanın plan ve kesit boyutları, kütle dağılımı, bölücü duvar dağılımı, kolonların konfigürasyonu, rijitlik dağılımındaki düzensizlikler o yapının deprem davranışını olumsuz yönde etkileyen en önemli faktörlerdir. Türkiye deprem yönertmeliğinde (1998) düzensizlikler için yer alan 6.2.1.3 maddesi aşağıdaki gibidir. “Düzensiz binaların tasarımından ve yapımından kaçınılmalıdır. Taşıyıcı sistem planda simetrik veya simetriğe yakın düzenlenmeli ve burulma düzensizliğine olabildiğince yer verilmemelidir. Bu bağlamda, perde vb rijit taşıyıcı sistem elemanlarının binanın burulma rijitliğini arttıracak biçimde yerleştirilmesine özen gösterilmelidir. Düşey doğrultuda ise özellikle herhangi bir katta zayıf kat veya yumuşak kat durumu oluşturan düzensizliklerden kaçınılmalıdır. Bu bağlamda, taşıyıcı sistem hesabında gözönüne alınmayan, ancak kendi düzlemlerinde önemli derecede rijitliğe sahip olabilen dolgu duvarlarının bazı katlarda ve özellikle binaların giriş katlarında kaldırılması ile oluşan ani rijitlik ve dayanım azalmalarının olumsuz etkilerini gidermek için bina taşıyıcı sisteminde gerekli önlemler alınmalıdır.” [4] Türkiye deprem yönetmeliğinde (1998) belirtilen 7 ayrı düzensizlik bulunmaktadır. Bunlardan ilk dördü plandaki düzensizlik durumları geri kalan üçü ise düşeydeki düzensizlik durumlarıdır. Bu düzensizlik türleri aşağıda belirtilmiştir. Planda Düzensizlik Durumları Burulma Düzensizliği Döşeme Süreksizlikleri Planda Çıkıntılar Bulunması Taşıyıcı Eleman Eksenlerinin Paralel Olmaması Düşey Doğrultuda Düzensizlik Durumları Komşu Katlar Arası Dayanım Düzensizliği (Zayıf Kat) Komşu Katlar Arası Rijitlik Düzensizliği (Yumuşak Kat) Taşıyıcı Sistemin Düşey Elemanlarının Süreksizliği Diğer Temel Hatalar Güçlü kiriş- Zayıf Kolon Kısa Kolon Kolon Konfigürasyonu Perde Konfigürasyonu Perde Yeri Pounding effect Kirişin Kirişe bağlanması Konsol Döşemeler Süreksiz Kiriş Kırık Akslı Kolon Kolonun Kirişe Bağlantısı Düzensiz Kütle Dağılımı Bu genel çerçevede bir sonraki bölümde, inşası devam etmekte olan Antalya Ted Kolejinin Deprem Yönetmeliğine uygunluğu incelenmiştir. 3.1 TED Kolejinde Gözlenen Düzensizlikler 3.1.1 Planda Çıkıntılar Bulunması: Planı L,T ve H şeklinde çıkıntılara sahip yapıların kanatlarının birleştikleri yerler kritik bölgelerdir. Bu bölgelerde gerilim birikimi ve burulma gerçekleşir. Planda çıkıntılar bulunması Türkiye Deprem Yönetmeliği (1998)’de aşağıdaki gibi tanımlanmıştır [4]. “Bina kat planlarında çıkıntı yapan kısımların birbirine dik iki doğrultudaki boyutlarının her ikisinin de, binanın o katının aynı doğrultulardaki toplam plan boyutlarının %20'sinden daha büyük olması durumu” Şekil 4 Plan Üzerinde Düzensizlikler [4] Antalya TED Koleji planlarında, yangın merdivenleri için gerçekleştirilmiş olan çıkma, planda düzensizliğe sebep olmuştur. Şekil 5 TED Kolejinde Gözlenen Çıkmalar 3.1.2 Kolon Konfigürasyonu: Bir binanın rijitlik akslarının birbirine dik olması ve kolon ve perde duvarların asal eksenlerinin bu dik aks sistemine paralel olması istenir. Eğer bu paralellik sağlanmadıysa eğik konumlu düşey taşıyıcı elemanların iç kuvvetlerinde artış meydana gelir ve depremde hasar görme olasılığı artar [5]. Taşıyıcı eleman eksenlerinin paralel olmaması Türkiye Deprem Yönetmeliği (1998)’de aşağıdaki gibi tanımlanmıştır [4]. Antalya TED Koleji’nde görülen kolon akslarındaki düzensizlikler Şekil 8’de gösterilmiştir. “Taşıyıcı sistemin düşey elemanlarının plandaki asal eksenlerinin, gözönüne alınan birbirine dik yatay deprem doğrultularına paralel olmaması durumu” Şekil 6 Taşıyıcı Eleman Eksenlerinin Paralel Olmaması Şekil 7 TED Kolejinde Aksları Paralel Olmayan Taşıyıcı Elemanlar 3.1.3 Döşeme Süreksizlikleri: Döşemede varolan süreksizlikler deprem yüklerinin düşey taşıyıcı elemanlara aktarılmasını güçleştirir. Döşeme süreksizlikleri Türkiye Deprem Yönetmeliği (1998)’de aşağıdaki gibi tanımlanmıştır [4]. “Herhangi bir kattaki döşemede -Merdiven ve asansör boşlukları dahil, boşluk alanları toplamının kat brüt alanının 1/3’ünden fazla olması durumu, -Deprem yüklerinin düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarılabilmesini güçleştiren yerel döşeme boşluklarının bulunması durumu, -Döşemenin düzlem içi rijitlik ve dayanımında ani azalmaların olması durumu” Şekil 8 Döşeme Süreksizlikleri [4] Şekil 9 Antalya TED Koleji’nde Görülen Döşeme Süreksizlikleri 3.1.4 Burulma Düzensizliği: Depremde yapıya gelen kuvvetler yapının kütle merkezini etkilemektedir. Çoğu yapıda yapının kütle merkezi yapının geometrik merkezi olarak alınabilir. Yapıdaki kolon ve perde duvarların ağırlık merkezi ise yapının rijitlik merkezidir. Yapının rijitlik merkezi ile geometrik merkezinin birbirine uzak olması tercih edilmez. Çünkü bu iki merkez arasındaki mesafe deprem sırasında yapının rijitlik merkezinden geçen bir düşey eksen etrafında dönmesine sebep olur (Şekil 10). Bu mesafe ne kadar büyük olursa oluşan burulma momenti de o kadar büyük olur. Bu nedenle yapının geometrik merkezi ile rijitlik merkezinin çakışmasına ya da yakın olmasına özen gösterilmelidir. Bu genel çerçevede Antalya TED Koleji’nde burulma düzensizliğinin olup olmadığını görebilmek için yapının rijitlik merkezi ve geometrik merkezi incelenmiş ve birbirine çok yakın çıkmıştır. Şekil 10 Burulma Düzensizliği 4. SONUÇ VE DEĞERLENDİRMELER Bilindiği gibi ülkemizde, ekonomik oluşu, kolay uygulanabilirliği, malzemeye kolay ulaşımı ve genellikle kalifiye eleman gerektirmemesi gibi sebeplerle; betonarme karkas tekniği ile “gelenekselleşme” yolunda bir yapım kültürü oluşmuştur. Üstelik deprem riski taşıyan bölgelerde “Deprem Yönetmeliğinin” getirdiği yaptırımlar, mimarı önceden belirlenmiş bir aks sisteminde salt “bina programını” çözen kişi durumuna getirmiştir. Bu iki faktör birleştiğinde, zaten ekonomik olarak mimaride ileri teknolojilerin kullanılamadığı ülkemizde, yaygın olarak inşa edilen apartmanlardan, hastanelere, ofislerden, eğitim yapılarına kadar geniş bir mimari yelpazede kent siluetlerimiz niteliksiz yapılardan oluştuğunu izlemekteyiz. Antalya TED Koleji örneğinde de görüldüğü gibi artık ülkemizde bir takım “yaptırımlarla” binalar deprem yönetmeliklerinin gereklerini yerine getirebilecek özelliklerde tasarlanmaktadır. Yukarıdaki analizlerde, bina, deprem yönetmeliğine göre incelenmiştir ve genellikle önemli bir sorunun olmadığı görülmüştür. Ancak bir yandan deprem yönetmeliğinin koşulları sağlanırken öte yandan mimari değerlerden ödün vermek zorunluluğunda kalındığı görülmektedir. Bu değerlendirmede vurgulanmak istenen binaların estetikten yoksun ve mimari değer taşımayan yapılar olarak şekillenmesinde Deprem Yönetmeliğinin tasarıma getirdiği kısıtlamalardır. Bu konuda deprem riski taşıyan bölgelerdeki gelişmiş ülkelerin izlediği inşaat politikaları incelenmeli ve hem depreme dayanıklı hem de mimarinin gelecek nesillere bir kültür olarak aktarılabileceği binalar üretme yolları araştırılmalıdır. KAYNAKÇA [1] Türkiye Deprem Sitesi http://www.sayisalgrafik.com.tr/deprem/ [2] Antalya Büyükşehir Belediyesince Hazırlanan Antalya İmar Planına Esas Jeolojik Raporun Değerlendirilmesi, 2001. http://www.antalyakentkonseyi.org.tr/254jeolojiketutraporu.doc [3] http://www.imoantalya.org.tr/images/depharitaantalya.GIF [4] Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1997 Deprem Yönetmeliği (1998 değişiklikleri ile birlikte) [5] Tezcan, S.S., Depreme Dayanıklı Tasarım İçin Bir Mimarın Seyir Defteri, Türkiye Deprem Vakfı, 1998.
