Betonarme binalarda hasar, onarım ve güçlendirmelerin dinamik davranışa etkisinin deneysel olarak incelenmesi

Bütün yapılar ortam şartlarından dolayı her an az veya çok şiddette titreşime maruz kalırlar. Titreşimin kaynağı, yapılarda büyük hasarlar oluşturabilen zamana bağlı dinamik yüklerdir. Sistemlerde meydana gelen titreşim tepkisini zamandan bağımsız statik analiz yöntemleriyle çözümlemek çok gerçekçi olmayıp yapıların davranışını da tam manasıyla yansıtamamaktadır. Dinamik yüklemeye maruz bir sistemde oluşacak tepkiler statik yüklemeye maruz sistemlere kıyasla daha büyük olmaktadır. Yapılarda daha büyük iç kuvvetler ve yer değiştirmeler meydana gelmektedir. Tüm bunlar göz önünde bulundurulduğunda yapıların tasarım aşamasında dinamik yüklerin rolü çok büyüktür. Bu sebeplerden dolayı, yapıların dinamik etkiler altındaki davranışını incelemek ve bu incelemeleri dinamik çözüm yöntemleri vasıtasıyla yapmak oldukça önemlidir. Deprem laboratuvarı yakıştırması dahi yapılan ülkemiz için bir dinamik yükten bahsedeceksek bu şüphesiz deprem yükü olacaktır. Türkiye her yıl yaklaşık 30 bin depremi tecrübe etmektedir. Bu depremlerin bir kısmı yapılara hasar verecek seviyede olmaktadır. Burada elbette yapının durumu ve performansı da belirleyicidir. Deprem etkisiyle hasar almış olan yapılar çoğu zaman güçlendirme/onarım işlemleri henüz başlamamışken artçı veya yeni ana sarsıntıların etkisinde kalmaktadır. Dolayısıyla, halihazırda belirli bir seviyede hasarlı olan bir yapıda deprem direnci azalmış olacağından yeni sarsıntılar yapının göçmesine sebep olabilmektedir. Daha önceden de olduğu gibi çok yakın zamanda 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremlerinde de maalesef bu durum milletimiz tarafından acı bir şekilde tecrübe edilmiştir. Bu çalışmada, betonarme binalarda deprem neticesinde oluşan hasarlar ile uygulanan onarım ve güçlendirmelerin dinamik davranış üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmada, laboratuvar ortamında üretilmiş olan 3 adet 1/3 ölçeğindeki 3 boyutlu 2 katlı-tek açıklıklı betonarme çerçeve numunesinin sarsma tablasında zorlanmış titreşim deneyleri yapılmıştır. Numuneler hasarsız, hasarlı, onarılmış ve güçlendirilmiş durumlarında test edilmiştir. Hasarlı durumda numunelerin birleşim bölgeleri zayıflatılmıştır. Hasarlı bölgeler devamında tamir harcı kullanılarak onarılmıştır. Güçlendirme aşamasında sistemsel bazda teknikler kullanılmıştır. Bu aşamada, düzlem içi betonarme perdeler vasıtasıyla güçlendirme, X şeklinde çelik çaprazlarla güçlendirme yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca yine bu aşamada, dolgu duvarların dinamik davranışa katkısını görmek maksadıyla bir de dolgu duvarlarla iyileştirme yöntemi uygulanmıştır. Zorlayıcı yük olarak, 0,19 g, 0,36 g, 0,46 g ve 0,54 g en büyük yer ivmesi değerlerine sahip olan 4 farklı şiddette yapay yer hareketi kullanılmıştır. Numunelerin farklı durumlarında bu 4 farklı şiddetteki dinamik yük altında toplam 200'den fazla zorlanmış titreşim deneyi yapılmıştır. v Deneylerde ivmeölçerler vasıtasıyla zamana bağlı ivme verileri ve potansiyometrik cetveller vasıtasıyla zamana bağlı deplasman verileri kaydedilmiştir. Bu veriler üzerinden geleneksel deneysel modal analiz yöntemiyle dinamik parametreler (doğal titreşim frekansları, doğa titreşim periyotları, doğal sönüm oranları, mod şekilleri) belirlenmiş ve ivme, deplasman tepki spektrumları oluşturulmuştur. Ayrıca, zaman tanım alanında; kat deplasmanları, taban kesme kuvvetleri, taban devrilme momentleri ve taban kesme kuvveti-tepe deplasmanı, taban devrilme momenti-tepe deplasmanı oranı histerezis eğrileri, yanal ötelenme rijitlikleri elde edilmiştir. Diğer bir taraftan, numunelerde aynı durum, yükleme ve şartlar altında sonlu elemanlar yöntemi mantığıyla çalışan ETABS yapısal analiz programı kullanılarak zaman tanım alanında hesap yöntemiyle nümerik analizler de yapılmıştır. Deneysel ve nümerik olarak elde edilen bütün parametre ve grafikler ışığında hasar, onarım ve güçlendirmelerin dinamik davranışa etkileri irdelenmiştir. Sonuçta, hasarlı durumda yanal ötelenme rijitliğinin ciddi oranda azaldığı ve deplasman taleplerinin oldukça arttığı, güçlendirmelerin etkisiyle büyük miktarda rijitlik kazanımı meydana gelerek aynı yükler altında kaydedilen deplasman değerlerinin çok azaldığı görülmüştür. Benzer şekilde, 1. doğal titreşim frekanslarında, hasarlı durumdan güçlendirilmiş duruma geçildiğinde değerlerin ortalama %70 oranında arttığı hesaplanmıştır. Genel olarak, düzlem içi betonarme perdelerle yapılan güçlendirme sonucunda her yönden en iyi performanslara erişilmiştir. Ayrıca, nümerik analiz sonuçları da deneysel sonuçlarla büyük oranda uyumlu çıkmıştır.