Türkiyede Güçlendirmenin Tarihcesi Ve Yöntemleri

*

Depreme Karşı Yapılan İlk Güçlendirme Çalışması, 1968 Yılında ODTÜ Tarafından Prof.Uğur Ersoy

Başkanlığında Bartın Çimento Fabrikasının Güçlendirilmesidir.

BU UYGULAMA TUBİTAKCADA DESTEKLENEREK GÜNÜMÜZE KADAR DEVAMEDEN GÜÇLENDİRME DENEY ÇALIŞMALARININ BAŞLANGICI OLMUŞTUR.

1992 Erzincan Depreminden Sonra Bayındırlık Bakanlığınca 3 Üniversitemiz (Odtü-İtü-Boğaziçi) Müşavirliğinde Erzincandaki Orta Hasarlı yapılar Güçlendirilmiştir. Bu Güçlendirme Çalışmaları Üniversitelerimize Bir Anlamda Açık Labaratuvar İşlevi Görmüş  Çelik Elemanlarla Güçlendirmede Dahil Birçok Değişik  Yöntem Uygulanmıştır.

Bunun Akabinde 1995  Yılında Dinar Depremi Meydana Gelmiş Buradada Yine 3 Üniversitemizin Müşavirliğinde İhale İle 2 Yapımcı Firmaya Orta Hasarlı Binaların  Güçlendirilme si İşi Verilmiştir.

 İTÜnün sorumluluğunda Bulunan Ve Prof. Remzi Ülker Hocamızın Başkanlığındaki B.Arme Binaların Güçlendirilmesi İşi Alt Yüklenici Olarak Tarafımızca Güçlendirilmiştir.

Dinardaki Güçlendirme Çalışmalarında 3 Üniversitemizce 3ayrı Yaklaşım Sergilenmiştir.

*ODTÜ Yaklaşımı:

B.Arme Perdelerin Mevcut Kolonlara  Epoksi Bazlı Kimyasallarla Ankre Edilmesi Şeklinde B.Arme Çerçevelerin Doldurulması Şeklinde Uygulanmıştır.Kiriş Ankrajları Alt Kattan Üst Kata Kirişler Delinerek Geçmesi Şeklinde Projelendirilmesine Rağmen Özellikle Çok Katlı Binalarda  Pratikte Bu Uygulanamamış Alt Ve Üstten Ayrı Ayrı Ankre Edilmesi Yoluna  Gidilmiştir.

Mevcut Temellere İlaveler Yapılmak Süretiyle Temel Bağlantıları Gerçekleştirilmiştir.

*İTÜ Yaklaşımı:

Burada B.Arme Deprem Perdeleri 3 Taraftan Mantolonan Mevcut Kolonlarla Birlikte Çalıştırılmıştır. B.Arme Deprem Perdeleri Genellikle Merdiven Kenarlarına Uygulanmıştır. 1999 Adapazarı Depreminde 1967 Depreminde Güçlendirilen Ve Göçmeden Ayakta Kalan Hükümet Konağı İnşaat Mühendisleri Odasınca İncelenmiş Ve Burada Deprem Perdelerinde Büyük Hasarlar Tasbit Edilmiştir. Bunun Nedeni Araştırıldığında İse  Perdelerin Merdiven Kenarına Yerleştirilmesinden  Dolayı Oluşan Burulma Etkisi Nedeniyle Oluştuğu Tesbit Edilmiş Ve 1999 Marmara Depreminden Sonraki Güçlendirme Projelerinde Deprem Perdelerinin Mümkün Olduğunca Her İki Yönde Simetrik Yerleştirilmesi Yoluna Gidilmiştir.

*BOĞAZİÇİ Üniversitesi Yaklaşımı:

Özellikle Prof.Semih Tezcan Hocanın Yöntemiyle Eksantirik Deprem Perdeleri Yerleştirilmesi Şeklinde Uygulanmıştır.Yani B.Arme Perdeler Çerçevelerin Doldurulması Şeklinde Değil Duvar Kolon Ve Kirişlere Yüz Olacak Şekilde Yandan Ankrajlanarak  Uygulanmış Döşemeler 40 Ar Cm Aralarla Dolu Boş Şeklinde Geçilmiştir. Daha Sonra Bizzat Semih Tezcan Hocanın Kendisi Tarafından Bu Uygulamadan  Büyük Temeller Gerektirmesi Nedeniyle Vazgeçilmiştir.

Yukarıda Kısaca Anlatıldığı Üzere Güçlendirme Çalışmalarında Teorik Yöntemler Pratik Uygulamalara Yansıtılarak Geliştirilmektedir.En Uygun Yöntem Olarak Bügün ODTÜ Yöntemi Genel Olarak Uygulanmaya Başlamıştır. Bunda 1999 Depremi Sonrası Oluşturulan Proje Müşavirlik Yetki Belgesi Verilmesi İçin Verilen Eğitimin ODTÜ Tarafından Verilmeside Etkili Olmuştur. Kısaca Özetlersek Deprem Dinamik Bir Olaydır Her Depremin Parmak İzi Farklıdır. Bu Nedenle Her Depremden Birşeyler Öğrenilmekte Ve Yeni Yöntemler Geliştirilmektedir..

Bütün Bu Gelişmeler Uygulamada Olurken Hesap Yöntemlerindede Hızlı Değişimler Özellikle Çok Hızlı Bilgisayarların Gelişmesine Paralel Olarak Gelişmiştir.

Bügün Artık Nonlineer statik ve Dinamik Analiz Yöntemleri İle Yapının Performansa Dayalı Çözümleri Yapılabilmektedir. 98 yönetmenliğimizde yer almıyan bu hesap yöntemleri 2007 ilave deprem yönetmenliğine konulmuş ve standartları verilmiştir.

Güçlendirme Yöntemleri

Çok Muhtelif Güçlendirme Yöntemleri Mevcut Olup Burada En Çok Uygulanan Ve Ülkemiz Koşullarına En Uygun Olan 2 Yöntemden Bahsedilecektir

A-ELEMAN GÜÇLENDİRMESİ

B-SİSTEM İYİLEŞTİRMESİ

1-Eleman Güçlendirmesi.:Pahalı Ve Zor İşcilikli Bir Yöntemdir.Tüm Taşıyıcı Elemanların Mantolanması Olarak Kısaca Tanımlanabilir.Deprem Perdelerince Bölünmesi İstenmeyen Açık Galeri Gibi İşyerleri İçin Tercih Edilir.

2-Sistem İyileştirmesi: Ülke Koşullarına Göre En Uygun Yöntemdir. B.Arme Çerçevelerin Bir Kısmının Duvar Yerine Deprem Perdeleriyle Doldurulmasıdır.Bu Yöntemle Yetersiz Olan Tüm Elemanlarla Tek Tek Uğraşmak Yerine Mevcut Sistemi Yatay Yükler Açısından Yok Sayıp Yerine İstenirse Deprem Yüklerinin Tamamını Alacak Rijit B.Arme Perdeler Yerleştirilmesidir.yukarıdada bahsedildiği üzere ODTÜ de Yapılan Deneylerde Hasarlı Kolonlara Hiç Dokunulmadan Yapılan Sistem İyileştirmesinde Yapının Mükemmel Bir Deprem Davranışı Sergilediği Görülmüştür.

Güçlendirme için bina dışına veya içine, eksenel veya dışmerkez perde yerleştirilerek sistem çözülür. Güçlendirme perdeleri her iki doğrultuda en az ikişer tane olmalı ve bina yüksekliğince devam etmelidir. Binanın kat adedinin ve plandaki alanının küçük olması durumunda perde sayısı üçe de indirilebilir. Gerektiğinde de bunların kalınlıkları veya boyları küçültülebilir. Kapı ve pencere boşluklarının bırakılması için boşluklu perdeye de karar verilebilirse de, boşluklu perdenin kalıp ve donatı detaylarının uygulaması daha çok özen ister.

Yapılacak çözümlemede mevcut taşıyıcı sistem ile güçlendirme elemanlarının elastiklik modüllerinin farklılığı gözönüne alınması uygundur. Bu durum mevcut elemanlarla güçlendirme elemanları arasındaki yük paylaşımında etkili olur. Çözümlemenin Deprem Yönetmeliği çerçevesinde belirlenen etkiler altında, TS500 ün öngördüğü (1.4G+1.6Q) ve (G+Q+E) yüklemeleri için yapılması gerekir.

Betonarme veya çelik güçlendirme perdelerinin, deprem etkisinden oluşan taban kesme kuvvetinin mevcut yapının durumuna göre en az % 70 lik veya benzeri bir bölümünü karşılamasının sağlanması tavsiye edilir. Bu oranın mevcut taşıyıcı sistem kolon ve kirişlerinde ek güçlendirme gerektirmeyecek şekilde belirlenmesi uygundur. Belirlenecek bu koşul perde sayısı ve boyutlarının belirlenmesinde etkili olur. Genel olarak mevcut sistemin normal süneklikte olduğu kabul edilerek ve güçlendirme elemanlarını yüksek süneklikte projelendirilerek, taşıyıcı sistem davranış katsayısı R = 6 ve deprem bölgesine bağlı olarak ilgili A_o katsayısı alınarak hesaplanır.

 Elde edilen çözüm sonuçları esas alınarak, mevcut taşıyıcı sistemle, güçlendirme sistemi arasındaki kuvvet akışının sağlandığı gösterilmelidir (Perde uç donatılarının katlar arası sürekliliğinin sağlanması, deprem yüklerinin kat kirişlerinden perdelere geçmesi ve kolonlarla perdenin bütünleşmesinin sağlanması gibi). Perde gövde donatısının sürekliliği, kolonu ve kirişi geçen veya delen tek sıra, kolonlar ve kirişlerde minimum f 16/300mm donatısı ile sağlanabilir. Bu kenetlenme çubuklarının boylarının kolon ve kiriş içinde en az max(10f ; 150mm) ve perde içinde 20f olması tavsiye edilir. Perde uç donatısı hesabında birleştiği kolon donatıları hesaba katılarak, bu donatılar azaltılabilir. Perdede, her iki yüzde ve her iki doğrultuda minimum f 10/200mm (veya çelik hasır eşdeğeri) gövde donatısı yerleştirilebilir. Perde uç bölgesinde minimum bir etriye seçilebilir (ilk katta f 10/100mm ve diğer katlarda f 10/200mm). Gerekli olmadığı durumlarda perde uçlarındaki kolonlar mantolanmayıp, mevcut kolon ile güçlendirme perdesinin bütünleşmesi kolona bağlanan bağ çubukları ile sağlanabilir. Perde uç kolonlarında manto kalınlığının minimum 150mm alınması uygundur. Boşluklu perde düzenlenmesi durumunda pencere altlarında veya kapı üstlerinde bağ kirişlerlerinin düzenlenmesi gerekir. Perde uç bölgesinde, Deprem Yönetmeliği’nin öngördüğü minimum donatı konulmalı ve bu donatının perde yüksekliğince devam etmesi sağlanmalıdır.

  Güçlendirilmiş yapıda, mevcut kolon ve kiriş gibi mevcut taşıyıcı sistem elemanlarının kontrolünde, aşağıda verilen koşulların sağlanmaması durumunda kolon ve kirişlerin güçlendirilmesi tavsiye edilebilir:

A_s (gerekli) < (1.20 ~ 1.50) ´ A_s (mevcut) (kolon - donatı biliniyorsa)

A_s (gerekli) £ (0.012 ~ 0.015) ´ A_c (mevcut) (kolon - donatı bilinmiyorsa)

A_s (gerekli) £ (1.00 ~ 1.25) ´ A_s (mevcut) (kiriş - donatı biliniyorsa)

A_s (gerekli) £ (0.015 ~ 0.020) ´ A_c (mevcut) (kiriş - donatı bilinmiyorsa)

Burada A_c eleman kesit alanı, A_s kolonlarda toplam donatı alanı ve kirişlerde açıklık ve ortalama mesnet çekme donatılarının toplamıdır. Deprem yüklerinin önemli bir kısmı güçlendirme perdeleri ile taşındığı için, kolonlar için yapılan betonarme kesit hesabında N_d / (b d) £ 0.5 f_ck gibi minimum bir koşul esas alınarak, güçlendirmeye karar verilebilir.

Her durumda güçlendirme perdelerindeki deprem momentlerinin ve mantolanan kolon etkilerinin güvenli bir şekilde zemine iletildiği gösterilmelidir. Binanın düzgün sürekli temelleri mevcutsa, perdeler bu temellere mesnetlenebilir. Eğer perde deprem etkilerinin bu temeller tarafından karşılanabiliyorsa, ek temel güçlendirmesine ihtiyaç yoktur. Bazı durumlarda mevcut temelin güçlendirilmesi veya mevcut üzerine yeni temel yapılması gerekebilir. Her durumda da mevcut ve yeni temelin bütünleşmesi sağlanmalıdır.

 Temelin düzenlemesinde, mevcut temel durumunun ne şekilde gözönüne alınacağı kararı önemlidir. Mevcut ve yeni temelin bütünleşmesi için ara bir bağ donatısı kullanılabilir (sürekli temel durumunda f 16/400mm ve tekil temel durumunda 12f 16 bağ donatısının kullanılması gibi). Temelde perdenin uçlarında bulunan kolonların dışında, perde temeline oturan ve eksenel kuvveti temel hesaplarında gözönüne alınan kolonların bulunması halinde, bu kolonların çevresinde oluşan kayma gerilmesinin bir üst sınırının olacağı unutulmamalıdır (300~400kN/m² gibi). Temel birleşen kolonlarda yerel manto yapılarak bu gerilme kabul edilen sınıra indirilebilir.

Projenin uygulanmasının, yetkili mühendis tarafından yapılması uygundur. Projenin uygulanmasında, proje müellifi uygulama sorumluluğuna ortaktır. Sınırlı sayıda yapılan incelemeler sonucunda hazırlanan güçlendirme projesinin uygulamasında, ortaya çıkan farklı durumlar proje müellifine bildirilerek çözülmesi ve kayıt altına alınması gerekir