YÜKSEK YUMUŞAK KAT ÜSTÜNE, YÜKSEK YAPI MODELLEMESİ SONUCU, BURULMA VE DÜZENSİZLİKLER

YÜKSEK YUMUŞAK KAT ÜSTÜNE, YÜKSEK YAPI MODELLEMESİ SONUCU, BURULMA VE DÜZENSİZLİKLER

‘’Yüksek yapılar içinde , yüksek yumuşak kat çözümleri ’’ dediğimizde ,bu nasıl bir kavramdır?Kafamızda soru işaretleri yerleşmektedir. Ama ondan önce önemli bir konu olan ‘’ Yüksek yapı yönetmeliğinin’’ hali hazırda olmadığını sizlerle paylaşmak isterim.. Her ne kadar İBB yüksek yapı imar düzenlenmesi olsa da , betonarme yönetmeliği yoktur. Bazı kentlerde ise yüksek yapı kurulu teşkilatı olmasına rağmen, mevcut yönetmeliklerle çözüm aramaktadır. Özelikle metropol kentlerimizde yüksek yapı mimarları h:60 metre üzerinde olan yapıların çözümlerinde , mimari hareketleri şekillendirebilmek için oldukça riskli çözümlerle sonuç aramaktadır.
Konumuz olan yumuşak kat mimari çözümleri ise genelde asma katlı yapılarla karşımıza gelmektedirler. Hem düzensiz yapı, hem yumuşak kat dediğimiz giriş katları H;6 metre yüksekliğinde oluşmaktadır. Bu tür yapılarla ülkenin birçok yerlerinde karşılaşmaktayız.
Fakat metropol kentlerde bu yüksek yapı mimarların yaptığı estetik binalardan dolayı yüksek yumuşak katlar h;12 metreye kadar ulaşmaktadır.. Üstelik bu yüksek yumuşak katların üzerine yine yüksek yapılar tasarlanmaktadır. Bu yapılar ortalama H;75 yada 80 metre kadar varan modellemeler yapılabilmektedir.. Bu yapıları burulma ve düzensiz yapılar nasıl oluşmakta ve yönetmelikler ne diyor beraber inceleyelim.



Yönetmeliklerde Yumuşak kat nedir;
Yapıların deprem davranışlarının belirlenmesi, deprem mühendisliği alanında günümüzde oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Yapıların doğrusal olmayan statik ve dinamik analizleri için birçok yöntem geliştirilmiştir ve halen bu alandaki çalışmalar hızla sürdürülmektedir . Doğrusal olmayan analiz yöntemlerinin genel amacı belirli bir deprem yükü seviyesi için yapıdan istenen deprem davranışının gerçekleşip gerçekleşmeyeceğinin kontrolüdür. Depreme karşı davranışlarındaki olumsuzluklar nedeniyle, tasarımından ve yapımından kaçınılması gereken yapılar düzensiz yapılar olarak tanımlanmaktadır. Düzensizlikler nedeniyle olumsuzluklar ağır hasara, hatta göçmeye neden olabilir. ABYYHY (Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik) 1998’de düzensizlikler “Planda Düzensizlik Durumları” ve “Düşey Doğrultuda Düzensizlik Durumları” olmak üzere iki ana başlık halinde toplanmaktadır. Düşey doğrultuda düzensizlik durumları ABYYHY 1998’de, yumuşak kat, zayıf kat, Taşıyıcı Sistemin Düşey Elemanlarının Süreksizliği şeklinde tanımlanmıştır (ABYYHY, 1998).

Bu çalışmada, mevcut yapı tiplerinde ülkemizde de sıkça karşılaşılan düşey doğrultudaki düzensizlik
durumlarından “Komşu Katlar Arasında Rijitlik Düzensizliği (Yumuşak Kat)” etkisi incelenmeye çalışılmıştır. Ayrıca yapıların giriş katlarında giriş kat kolon boylarının sonraki kat kolon boylarına göre daha fazla olması durumu karşımıza sıklıkla çıkmaktadır. Hatta birçok yapıda yumuşak kat etkisi de birlikte görülebilmektedir. Yapıdaki yatay yük dağılımının dengelenmesi esnasında, taşıyıcı sistem ile birlikte çalışan dolgu duvarlarının herhangi bir katta kaldırılması durumunda, yapıda ani rijitlik değişimi meydana gelmektedir.
Yapıların depreme karşı davranışlarında perdelerin varlığının olumlu katkısı yadsınamaz. Ancak, özellikle az katlı yapılarda aşırı oranda perde kullanılması, burulma bakımından olumsuz sonuçlar verebilmektedir. Perdelerin hem olumsuz konumda hem de aşırı oranda olmaları, burulma düzensizliğini arttırmaktadır.





Taşıyıcı sistem düzensizliği; Taşıyıcı sistem planında ,kütle ve rijitlik dağılımının yaklaşık olarak simetrik bulunduğunun kabul edilebileceği iki dik eksen takımı mevcut değildir.

Planda girinti ve çıkıntı düzensizliği; Bina planda toplu bir durumda olmayıp, H,I şekillere sahiptir. Plandaki her iki doğrultuda ki çıkıntılar veya girintiler ilgili dış boyutun %25 ini geçmektedir.
Birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde toplam bina yüksekliği HN ≤ 40 m olmak kaydı ile ηbi < 2.0 olması durumunda eşdeğer deprem yükü yöntemi ile hesaba izin verilmekte, ancak hesapta ek dış merkezlik etkisi arttırılmaktadır. ηbi > 2.0 olması durumunda ise Mod birleştirme Yöntemi ile hesap yapılması zorunlu olmaktadır. Böylece burulmalı titreşim modlarının etkisi doğrudan göz önüne alınabilmektedir.

Döşeme süreksizliği düzensizliği; Döşemenin düzlem içi rijitliği yeterli derecede büyük olmayıp, kat kesme kuvvetinin kolon ve perdelerle dağılımında, döşemenin düzlem içi şekil değiştirmelerinin etkisi ihmal edilmeyecek düzeydedir.
A2 ve A3 düzensizlikleri olarak adlandırılan döşeme süreksizlikleri ve planda çıkıntılar bulunması durumları, kütlelerin yığılımı dolayısı ile kat döşemelerinde yoğunlaşan deprem yüklerinin taşıyıcı sistemin düşey elemanlarına, diğer deyişle kolon ve perdelere sağlıklı bir bicimde aktarılabilmesinde sorunlar çıkarabilirler. Yönetmelik 2.3.2.2’ye(ABYYHY) göre birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde, kat döşemelerinin kendi düzlemleri içinde deprem kuvvetlerini düşey taşıyıcı sistem elemanları arasında güvenle aktarabildiğinin hesapla doğrulanması gerekmektedir.

Burulma düzensizliği; %5 lik dış merkezlikle etkiyen deprem kuvveti etkisinde her katta en büyük relatif kat yer değiştirmelesinin ortalama kat yer değiştirmesine oranı 1.20 den büyüktür.


Düşeyde Düzensizlik Durumlarda ise; Düşey doğrultuda düzensizlik durumları içinde, B1 düzensizliği olarak adlandırılan Komsu Katlar Arası Dayanım Düzensizliği, taşıyıcı sistemin herhangi bir kattaki yatay yük tasıma kapasitesinin (dayanımının) bir üstteki kata göre aniden azaltılmasına ve böylece zayıf kat adı verilen durumun meydana gelmesine karşı gelir. Yönetmelik Tablo 2.1’e (ABYYHY )göre Dayanım Düzensizliği Katsayısı adı verilen büyüklüğün ηci < 0.8 olması durumunda, taşıyıcı sistemde komşu katlar arası dayanım düzensizliğinin bulunduğu sonucuna varılır. Binaların deprem davranışı bakımından çok sakıncalı olan bu tur düzensizliğin giderilmesi için, yönetmelik 2.3.2.3’de (ABYYHY) birtakım koşullar getirilmiştir. 0.60 ≤ (ηci)min < 0.80 aralığında Tablo 2.5’te verilen taşıyıcı sistem davranış katsayısının, 1.25 (ηci) min. değeri ile çarpılarak her iki deprem doğrultusunda da binanın tümüne uygulanması ön görülmüştür. Ancak hiçbir zaman ηci < 0.60 olmayacak, aksi durumda, zayıf katın dayanımı ve rijitliği arttırılarak deprem hesabı tekrarlanacaktır.
B2 Düzensizliği olarak adlandırılan Komşu Katlar Arası Rijitlik düzensizliği ise, kat yatay rijitliklerinin aşağıya veya yukarıya doğru ani olarak azaltılmasına ve böylece yumuşak kat adı verilen durumun meydana gelmesine karsı gelmektedir. Yönetmelik Tablo 2.1’e göre (ABYYHY) Rijitlik düzensizliği Katsayısı adı verilen büyüklüğün ηki > 2.0 olması durumunda, tasıyıcı sistemde komsu katlar arası rijitlik düzensizliğinin bulunduğu sonucuna varılır. Yönetmelik 2.6 ve Tablo 2.6’ya göre (ABYYHY), birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde toplam bina yüksekliği HN ≤ 40 m olmak kaydı ile ηki < 2.0 olması durumunda eş değer deprem Yükü Yöntemi ile hesaba izin verilmekte, aksi durumda mod birleştirme Yöntemi ile hesap yapılması zorunlu olmaktadır.

A1,B2 ve B3 türü düzensizlikerden birinin bulunması durumunda ᵦ=1.0 ve bu düzensizliklerin hiç birinin bulunmaması durumunda ise ᵦ=0,9 alınacaktır.




Afet yönetmeliğinin bir sınırlandırması olmadığı için maalesef bu tür düzenli ama (düzensiz) yapılar bir projelendirme yaparak özelikle burulma ve komşu katlar arası dayanım düzensizliğini inceleyelim.

Yapının tanımı ve parametreler;
Yapı önem katsayısı;1,
1.derece deprem bölgesi,R;7,ST;III,Beton C;50/60
Çözüm programı;Yerel programolan ide cad 7 ve yabancı versiyon olan Sap 2000 7 programla çift tabanlı çözüm sonuçları
Tüm katlar arası yüksekliği;3.00 metredir.

a.) 3 adet bodrum kat+25 adet normal kat,(tüm kat planları Şekil ;1 alalım) (Bunun adına Normal kat Yüksek Yapı diyelim kısaca; NYY) 2 No’lu yapı

b.) 3 adet bodrum kat+25 adet normal kat( tüm bodrum katlar ve 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25 katlar şekil ;1 olsun,1,2,3,4 katlar, Şekil ;2 olsun)(Bunun adına da Yüksek yumuşak kat üzerine yüksek yapı diyelim. Kısaca;YYYY) 1 No’lu Yapı














SONUÇLAR;
Arttırılmış dış merkezlik uygulamasının etkisi en çok % 20 mertebesindedir. Bu konudaki yönetmelik koşullarının yetersiz olduğu söylenebilir.Zaten bu yönetmelik yetersizliğini MEDENİYET MÜHENDİSLERİ forum sayfasında ki arkadaşlarla da tartışıyoruz.
Boyutlandırma bakımından , dinamik hesap uygulaması eşdeğer statik yüklere göre ortalama % 15-20 düşük sonuçlar vermektedir. Yani, dinamik hesap uygulamasının bir “Yaptırım” niteliğinde olmadığı anlaşılmaktadır. Diğer bazı düzensizlik durumlarında da benzer sonuçlar elde edilmiş bulunmaktadır,
ABYYHY ve UBC(Amerikan yönetmeliği) uygulamaları sonucunda bulunan uç momentleri arasındaki farklar ortalama % 5 mertebesindedir. Bu farkların uygulama bakımından önemli mertebede olmadığı söylenebilir.

Arttırılmış dış merkezlik uygulamasının etkisi çok elverişsiz sonuçlar vermemektedir. Bu konudaki yönetmelik koşullarınında yetersiz olduğu söylenebilir. 4. Aşırı burulma yapan yapılar için, ABYYHY’te öngörülen dinamik hesap uygulamasıda gerçekçi değildir. Bunun yerine, burulma düzensizliği katsayısına bir üst sınır getirilmesi ve bu sınırın aşılmaması için yapı sisteminde gerekli değişikliklerin yapılmasının zorunlu kılınması daha uygun olacaktır.

Bu tür yapılarda perdelerin yapının kenarlarına yakın olması, burulma düzensizliğini olumlu yönde etkilemektedir. Uygulamada, yapıların orta bölgelerine yakın konumda perdelerin tercih edilmemesi, hiç değilse bu konumdaki perde ve çekirdeklerin kenarlardaki perdelerle dengelenmesi uygun olacaktır.

Yönetmeliğin burulmaya karşı ciddi bir önlemi olmadığını burda görmekteyiz.Burada biz mühendislere düşen görev şu olmalıdır; Kendimiz karar vererek kendi yaptırımlarımızı kullanmamız gerekir..

Simetrik perdeler yerleştirildiğinde burulmayı önler ,fakat asimetrik dediğimiz , yani binanın sadece bir tarafına yerleştirilen perdelerdede burulma sebebi olabilir. Yapının mümkün olduğunca kütle ve rijitlik merkezlerini yakın tutulması gerekmektedir. Yukarıda şekilde görülen, yüksek yumuşak kat ve yüksek yapı çözümünde olayın vahimini açıkça görülmektedir.(Şekil-2,kalıp planı)Yönetmeliklerininde kul yapısı olduğunu, %100 yeterli olamayacağını düşünmeliyiz. Mühendislik;Yorumun yapılabildiği gibi eleştiri de yapabilmelidir. Çünkü hepimizin, bilimin üstüne koyma adına ,sorumluluğumuz olmalıdır.Bunu da asla unutmamalıyız.

Ve son olarak ‘’ Mühendis Karar veren ve sorgulayandır ’’….

Teşekkürederim.

11.12.2014

Ahmet Özürün

İnşaat Mühendisi

KAYNAKLAR;
1.) ABYYHY,
2.) UBC(Amerikan yönetmeliği),
3.) İTÜ.Prof.Dr.Zekai Celep-Prof.Dr.Nahit Kumbasar
(Deprem mühendisliğine giriş Kitabı)
4.) İstanbul İMO makaleleri,
5.) Selçuk Üniversitesi Makaleleri,
6.) Osmangazi Üniversitesi Makaleleri,
7.) Yrd.Doc.Nurhayat Değirmenci’nin makalesi,
8.) Boğaziçi Ünv.Prof.Dr.Nuray Aydınoğlu’nun makalesi,
9.) Ercan Dıbırdık’ın katkılarıyla

Linkback: http://www.medeniyetmuhendisleri.com/makaleler-tezler/yumusak-kat-ustuneyuk-yapi-modeli-sonucu-burulma-ve-duzensizlikahmet-ozurun-t969.0.html