Betonarme binaların enerji sönümleyici yastıklarla bağlı önüretim perdelerle dışarıdan güçlendirilmesi

Türkiye'nin bir deprem ülkesi olduğu artık toplum tarafından da kabul edilmiş bir gerçektir. Bu nedenle de insanlar bu coğrafyanın durumunu kabul edip ona göre yaşamlarını devam ettirmek zorundadırlar. Günümüzde eskiye nazaran bilgi seviyesinin artması ve toplumsal duyarlılığın gelişmesi sayesinde daha güvenli yapılar yapıldığı söylenebilir. Ancak yeni yapılan bu yapıların yanı sıra oldukça fazla sayıda, geçmişten günümüze ulaşan yapı stokunun da olduğunu unutmamak gerekir. Bu yapıların olası bir depremde göstereceği performansın bilinmesi, muhtemel can kayıplarını da en aza indirecektir. Performansları belirlenen ve Türkiye'de cari deprem yönetmeliğinin talep ettiği minimum performansı sağlayamayan yapılarda ise güçlendirme veya yapının yıkılarak yeniden inşa işlemi yapılmaktadır. Bu iki durum yapıda ikamet eden insanlar veya kuruluşların durumlarına veya ekonomik olarak ortaya çıkabilecek maliyetlere bağlı olarak tercih edilebilmektedir. Günümüzde birçok güçlendirme yöntemi bulunmasına rağmen, inşa kolaylığı ve düşük maliyeti nedeni ile özellikle klasik güçlendirme yöntemleri daha fazla kullanılmaktadır. Klasik yöntemlerde kolonların betonarme manto ile genişletilmesi ve/veya sisteme yeni perdeler eklenmesi ile güçlendirme yapılmaktadır. Bu tezde araştırılacak olan güçlendirme yöntemi, bir Avrupa Birliği projesi kapsamında İTÜ'de geliştirilen ve test edilen çelik yastıklarla dıştan yerleştirilecek prefabrike perdelere bağlanan binaların, olası bir depremdeki performanslarına etkisinin araştırılmasıdır. Referans değerler elde edebilmek için ilk önce 4 ve 6 katlı iki adet binanın Türk Deprem Yönetmeliği 2007'de belirtilen Artımsal Eşdeğer Deprem Yüküne göre itme analizleri yapılmış ve sonuçları bulunmuştur. İlgili yapılar, Türkiye'de hemen her yerde bulunan orta katlı betonarme konut binalarının ortalama özellikleri kullanılarak oluşturulmuş farazi binalardır. Bu binalar üzerinde elde edilen sonuçlara göre, hem 4 katlı hem de 6 katlı binalar, 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan tasarım depreminde yönetmeliğin istediği Can Güvenliği (CG) performans hedefini karşılanamamaktadır. Bu nedenle binaların güçlendirilmelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Güçlendirmede kullanılacak olan yastık elemanları, binanın dört bir cephesinde konumlandırılacak olan perdeler ile binanın bağlantılarını sağlamaktadır. Bu sayede eliptik bir yapıya sahip olan yastık elemanlar olası bir depremde histerik bir davranış sergileyerek deprem enerjisinin bir kısmını kendi üzerinde sönümlemesi beklenmektedir. Kurulan 4 katlı ve 6 katlı modellerde her bir perdenin altına 3 adet 30 cm genişlikli yastık eleman konulmuştur. Bu elemanların içlerine perdeden gelecek eksenel yükler altında eliptik şekillerini koruyabilmeleri için neopren malzeme konulması tasarlanmış, İTÜ'de bu şekilde inşa edilip test edilmiş çelik yastıkların özellikleri matematik modellerde kullanılmıştır. Kat seviyelerinde ise her bir binada farklı olmakla beraber 20 ile 30'ar cm genişlikli 3'er adet yastıkla perde ve bina bağlantısı gerçekleştirilmiştir. Güçlendirilmiş binada yapılan itme analizlerinde binanın dışarıdan betonarme prefabrik perdler eklenemsi ve bu perdelerin mevcut sisteme enerji sönümleyici çelik yastıklarla bağlanması durumunda, elde edilen performansın "Göçme" seviyesinden "Can Güvenliği" seviyesine geldiği gözlemlenmiştir. Dışarıdan yastık elemanlar ile monte edilen enerji sönümleyici perdeli güçlendirilmiş binanın yatay yük taşıma kapasitesi de, eski güçlendirilmemiş haline göre yaklaşık olarak 2 kat artmıştır. Daha sonra hem güçlendirilmemiş 4 ve 6 katlı binalarda hem de güçlendirilmiş 4 ve 6 katlı binalarda zaman tanım alanında analizler yapılmıştır zira sönümleme etkisi özellikle dinamik analizlerde daha iyi ortaya çıkmaktadır. Türkiye Deprem Yönetmeliği'nde 1nci Derece Deprem Bölgesi ve Z3 zemin için verilen ivme spektrumuna uygun seçilmiş toplam 7 adet deprem kaydı her bir binaya uygulanmış ve 28 adet zaman tanım alanında analiz gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde 7 deprem kaydı için ortaya çıkan en büyük yerdeğiştirme değerleri bulunmuş ve bu 7 en büyük yerdeğiştirme değerlerinin ortalamaları alınmıştır. Bu değerler incelendiğinde güçlendirilmiş binaların en büyük yerdeğiştirme değerlerinde, güçlendirilmemiş yapıya nazaran, yapı performansını değiştirecek önemli düşüşler gözlemlenmiştir. Zaman tanım alanında yapılan analizlerde, perdeler ile kolonların taşıdığı taban kesme kuvvetleri incelendiğinde, bu tezde önerilen güçlendirme konfigürasyonu ile yaklaşık olarak birbirlerine eşit oldukları gözlemlenmektedir. Bu tip güçlendirmede tüm analizlerde ortaya çıkan diğer bir konu ise yastık elemanların bağlandığı kirişlerde ortaya çıkan erken göçmelerdir. Bu taşıyıcı elemanlar, perdeler ile binayı birbirine bağlayan yastık elemanları tuttukları için üzerlerinde büyük kesit tesirleri oluşmaktadır. Bu nedenle de bu elemanlar analizler sonucunda üzerlerine gelebilecek yükleri taşıyabilecekleri duruma getirilmeli, ilave olarak güçlendirilmelidirler. Bunun için kiriş uçlarında lifli polimer ile sargı yaparak beton sargısını arttırmak ve kirişin göçmeye ulaşmasını geciktirmek geçerli bir yöntem olabilir.