Farklı ara kat düzenine sahip önüretimli betonarme binaların davranışının incelenmesi

Önüretimli betonarme yapılar modern inşaatta yaygın olarak kullanılır ve sadece kalite kontrolünü iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda maliyet, zaman ve çevresel sürdürülebilirlik açısından da birçok avantaja sahiptir. Ülkemizde önüretimli betonarme sistemler çoğunlukla sanayi tipi yapılarda kullanılmaktadır. Sanayi yapılarında, genellikle ofis, depo ya da teknik alanlar için bir ara kat gereksinimi bulunmaktadır. Şubat 2023'de gerçekleşen Kahramanmaraş depremlerinde özellikle kısmi ara kat barındıran binalarda hasarların daha çok kısmi ara kat dışında kalan kolonlarda oluştuğu gözlenmiştir. Bu tür binaların tasarımında halen önemli derecede bilgi ve tecrübe eksikliği olduğu anlaşılmaktadır. Sunulan tez çalışmasında, farklı ara kat düzenine sahip önüretimli iki katlı betonarme üç binanın deprem performansları incelenmiş, farklı arakat düzeninin davranışa olan etkisi karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında incelenen binalar, kısa doğrultuda 20 m uzunluğunda tek açıklık ve uzun doğrultuda ise çerçeve aralığı 8 m olan 10 açıklık olmak üzere toplamda 80 m uzunluğa sahip tipik iki katlı sanayi türü binalardır. Birinci binada planda uzun doğrultudaki açıklığın yarısı mertebesinde bir alanı kaplayan ara kat (20x40 m), ikinci binada binanın oturum alanının tamamını kaplayan ara kat (20x80 m), üçünçü binada ise plan genişliğinin yarısı mertebesinde ara kat (10x80 m) oluşturulmuştur. Tüm binalarda, kolon serbest yüksekliği 8 m ve ara kat yüksekliği ise 4 m olarak seçilmiştir. Ara katın kolon-kiriş birleşimleri için önüretimli yapı sektöründe sıklıkla tercih edilen birleşim tipi olan ıslak birleşim (MAB3) kullanılırken, çatı kat için ise pimli bağlantı (MFB1) kullanılmıştır. Söz konusu binaların tasarımı, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2018) hesap esaslarına göre SAP2000 yazılımı kullanılarak tamamlanmıştır. Ara kat ve çatı katta iki farklı bağlantı kullanıldığı için, farklı bina davranış katsayısı (R) ve dayanım fazlalığı katsayıları (D) dikkate alınarak alt kata ait deprem yükü azaltma ve dayanım fazlalığı katsayıları hesaplanmıştır. Analizlerde eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanılarak, her iki doğrultudaki deprem etkileri göz önünde bulundurulmuştur. Ek dışmerkezlik etkileri TBDY-2018'de belirtilen eşdeğer kat burulma momenleri olarak modele dahil edilmiş ve bu kapsamda sekiz farklı deprem yükü kombinasyonu oluşturulmuştur. Doğrusal deprem analizi yapıldıktan sonra binaların düzensizlik kontrolleri gerçekleştirilmiştir. Çerçeve elemanlarının betonarme tasarımı yapılmış ve dayanıma göre tasarım tamamlanmıştır. Doğrusal analiz sonuçlarına göre üç binanın göreli kat ötelemeleri, kat kesme kuvvetleri, kolon boyut ve donatı oranları açısından karşılaştırılmıştır. Kısmi ara katlı binalar (Bina 1, Bina 3) ile kısmi ara katı bulunmayan Bina 2 ile kıyaslandığında kısmi ara katlı binalarda göreli kat ötelemeleri ve boyuna donatı oranlarında kayda değer bir artış olduğu gözlenmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen binanın doğrusal olmayan davranışı içeren sayısal modeli yapılmıştır. Kolonlarda sargılı ve sargısız beton özelliklerine göre kesit hücresi (lif) modeli ile yayılı plastik davranış modeli uygulanmıştır. Kirişlerde ise yığılı plastisite modeli tercih edilmiştir. Zaman tanım alanında yapılan doğrusal olmayan analizlerde kullanılan on bir deprem kaydı takımı, DD-2 deprem seviyesine ait ivme spektrumuna uygun şekilde ölçeklendirilmiştir. Tez çalışmasının diğer önemli bir amacı ise artımsal dinamik analiz (ADA) yöntemini uygulayarak dayanıma göre tasarımda kullanılan farklı R ve D katsayılarının doğruluğunu tespit etmektir. Bu kapsamda TBDY-2018'e uygun olarak 11 ivme çifti seçilerek 10 farklı deprem seviyesi için zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz gerçekleşmiştir. Ölçekleme faktörü 0,2g artışlarla 0,2g ile 2,0g arasında olacak şekilde seçilmiştir. Ayrıca ADA eğrilerinden yararlanılarak kırılganlık eğrileri de oluşturulmuştur. Bu kapsamda artırılan deprem ivmeleri etkisinde binaların nasıl tepki verdiği; hangi yer ivme seviyesinde ne kadar hasar göreceğini olasılıksal olarak belirlenmiştir. Hasar sınırları TBDY 2018'e göre Sınırlı Hasar (SH), Kontrollü Hasar (KH) ve Göçmenin Önlenmesi (GÖ) performans seviyeleri için belirlenmiş ve bu seviyelere göre kırılganlık eğrileri oluşturulmuştur. Yapılan ADA sonuçları değerlendirildiğinde binalar için dayanıma göre tasarımda alt katlar için elde edilen R ve D katsayılarına benzer değerlerin hesaplandığı; dolayısıyla TBDY-2018'de yer alan katsayıların uygun olabileceği anlaşılmıştır. Kısmi ara kat barındıran binalarda oluşan olumsuz etkileri önleyebilmek adına bu binalarda kısmi ara kat yapılmasının önlenmesi ya da bu tür bir uygulamaya ihtiyaç duyulması halinde deprem derzleri ile binanın iki parçaya ayrılmasının yararlı olacağı sonucuna ulaşılmıştır.