Prof. Dr. İSMAİL HAKKI ÇAĞATAY

 

Çukurova Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü

Yapı Anabilim Dalı 

 

Ülkemizin tamamına yakın bir bölümü aktif deprem kuşağında yer almaktadır. Tarih boyunca sık sık büyük depremle olmuş ve olmaya da devam etmektedir. Yakın tarihimizde Erzincan, Dinar, Adana-Ceyhan, Kocaeli, Düzce, Bingöl, Van, Elazığ ve İzmir depremleri meydana gelmiştir. Bütün bu depremlerde aslında hiç olmaması veya çok az olması gereken ancak çok fazla can ve mal kayıpları meydana gelmiştir. Tüm depremlerde yapıların yıkım nedenleri incelendiğinde hemen hemen tümünün ortak oldukları görülür. Bunlar genel olarak depreme dayanıklı yapı yapılmaması yani, yapıların projesiz veya çok hatalı projelendirilmiş olması, yapılarda kullanılan malzemelerin özellikle betonun çok kötü olması, malzemelerin yanlış kullanımı, denetimin olmayışı veya yetersizliği ve hatalı uygulamalardır. Depremler bu nedenlerle hatalı mühendislik uygulamalarını ortaya çıkarmaktadır. Dolayısıyla mühendisliğin tam olarak uygulandığı yapılarda hasar olmazken, mühendislik hizmetlerinin uygulanmadığı yapılarda çok büyük hasarlar meydana gelmiştir. 

Ne yazık ki geçmiş bütün depremlere rağmen bazı hatalı uygulamalar devam etmektedir. Bunun en önemli nedeni, halkımızın içinde yaşadığı yapılar hakkında hemen hemen hiç bilgi sahibi olmaması veya yanlış biliyor olmasıdır. Toplumumuzdaki bu genel bilgi eksikliği yaşadığı yapılara ve çevreye de yansımakta, dolayısı ile son derece sağlıksız, güvensiz yapılar ortaya çıkabilmektedir. Betonda deniz kumunun ve deniz kabuklarının kullanılması, binalardaki kolonların, kirişlerin iç mekânı genişletmek amacıyla kesilmesi veya kaldırılması, depremlerden sonra hasar gören yapıların projelerinin yapılmadan onarılmaya çalışılması, hatta hasarlı yapıların herhangi bir takviye veya tadilatının yapılmadan sıva ile tekrar kapatılmaya çalışılması hemen akla gelen örneklerdir. Bu örnekleri çoğaltmak da mümkündür. 

Deniz kabuklarının inşaatlarda kullanılması betonun öneminin yeterince bilinmemesinden kaynaklanmaktadır. Betonun ve çeliğin betonarme bir binanın en önemli malzemelerinden olduğu, uygun olmayan beton ve çeliğin kullanılmasının yapıların güvenliğinin azalmasına neden olabileceği bilinmemektedir. 

Halkımızın genel olarak yapılara karşı duyarlılığı yapıların sağlam olup olmadığını meraktan çok, ev alırken dış görünüşe, fayans, boya, sıva gibi iç mekân güzelliğine gösterdiği özen şeklindedir. Bu nedenle, depremleri ve onun yapılar üzerine etkilerini bilmeden depremle yaşamanın pek bir önemi yoktur. Çünkü bugün görülen manzaralar bir sonraki depremlerde de öncekilerde olduğu gibi görülecektir. 

Ülkemizde depreme dayanıklı yapılar konusunda çağdaş yönetmelikler vardır. Bunlar tam olarak uygulanmalıdır. Ancak, bu depremlerden alınması gereken en önemli derslerden biri de halkımızın içinde yaşadığı yapıları tanıması, yapı hakkında temel bilgileri öğrenmesidir. Betonarme bir yapının ne olduğunu, beton ve çeliğin neden kullanıldığını, kiriş kolon gibi elemanlara neden çivi dahi çakılmaması gerektiğini öğrenmelidir. 

Ülkemizin yapı stoğu büyük oranda betonarme yapılardır. Betonarme yapılar uygun yapıldığında depreme karşı güvenli yapılardır. Betonarme yapılar bu nedenle büyük depremlerde yıkılmadan ayakta kalabilir. Betonarme beton ve çelik ile yapılmaktadır. Betonarme ingilizce takviye edilmiş beton (reinforced concrete) demektir. Çünkü betonun basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı çok düşüktür. Bu nedenle betonun çelik ile güçlendirilmesi gerekmektedir. Bu şekilde beton ve çelik birlikte betonarme denilen yapı sistemini oluşturmaktadır. Bu sistem insandaki iskelet ve kas sistemi gibidir. Betonarme yapıdaki beton kas olarak, çelik ise iskelet sistemi olarak tanımlanabilir. Bu sistemde kaslar veya iskeletteki hasarlar tüm vücudu etkilediği için betonarme yapılarda da beton ve çelikte hasarlar tüm yapıyı etkiler. Bu nedenle beton ve çelik sağlıklı olmalıdır.

Bu iki malzeme olmazsa betonarme de sağlıklı olmaz. Betonarme oluşturması için beton ve çeliğin birlikte çalışması şarttır. Beton ve çelik arasında tam aderans vardır. Aderans beton ve çeliğin birbirine yapışması ve tek bir malzeme gibi depreme karşı koyabilmesidir. Eğer beton ve çelik arasında tam aderans yoksa betonarme olmaz. Aderansın olabilmesi için betonun sağlam, kaliteli, sürdürülebilir olması şarttır. Çünkü sağlam bir beton, sağlam bir çelik ile birlikte betonarme yapıları oluşturur. Yapıların servis ömrü süresince hizmet etmesi ancak beton ve çeliğin birlikte sağlıklı çalışmasına bağlıdır. Bu nedenle halkımız şunu çok iyi öğrenmelidir ki sağlam ve kaliteli bir beton ve çelik olmadan sağlıklı yapı üretilemez. 

Betonarme yapılar taşıyıcı sistem denilen ve yapıyı ayakta tutan kiriş, kolon, döşeme ve temel gibi elemanlarla oluşturulur. Bu elemanlar birlikte çalışarak yapıların deprem gibi yüklere karşı koymasını sağlar. Yapılarımız yapıyı oluşturan elemanların kendi ağırlıkları ve deprem gibi çeşitli yüklerin etkisindedir. Bu nedenle yapılarımızın yıkılmadan ayakta kalabilmesi için yapıya etkiyen tüm yük ve çevresel dış etkilere belirli güvenlikte karşı koyması gerekir. Bunun için de yapıyı oluşturan tüm elemanların yeterli güvenlikte olması gereklidir.  

Betonarme Yapıların Yapımı 

Halkımızın betonarme yapıları ve onu oluşturan elemanları tanıması ve depreme karşı önemini anlaması için betonarme yapıları kısaca tanımak gereklidir. Bunun için basit bir betonarme yapıyı örnek olarak inceleyelim. Halkımız bu basit yapıyı ve yapıyı oluşturan elemanları kısaca öğrenirse neden kolon, kiriş, döşeme, temel gibi yapı elemanlarını koruması, çivi dahi çakmaması gerektiğini anlar ve korur. 

Şekil 1’ de tek katlı ve tek açıklıklı betonarme bir yapı görülmektedir. Bu örnek halkımızın basit olarak yapıları anlaması içindir. Burada özet olarak sunulan örnek çok açıklıklı ve çok katlı yapılar için de geçerlidir. 

Bu yapıyı tüm olarak bu şekilde, yani çatısından temeline, tuğlasından çivisine kadar çözmek uygun değildir. Çünkü hem işlem zamanı çok artar hem de tüm yapıyı tüm elemanları birada çözmek mümkün değildir. Bazı kabuller ve idealleştirmeler yapılarak gerçek yapının modeli çıkarılır. Bu model çözülerek gerçek yapı çözülmüş olur. Ancak önemli olan model ne kadar gerçekçi ve gerçek yapıyı ne kadar yansıtıyorsa çözüm de o kadar doğru olur. Bu nedenle yapı modellenirken yapının tasarıma etkiyen tüm parametrelerinin dikkatle modelde de olması gerekmektedir. Gerçeğe uygun olmayan bir model ne kadar doğru çözülürse çözülsün gerçekçi olmaz.

Şekil 1’ deki gibi betonarme yapılar kolon, kiriş, döşeme ve temel gibi taşıyıcı elemanlar ile oluşturulur. Yapının planı Şekil 2’dedir. Şekildeki yapıda yapı planına göre bina köşelerinde kolonlar, kolonlar arasında kirişler, bir döşeme ve kolon altlarında temeller bulunmaktadır. 

Yapıda bölme duvarlar da bulunmaktadır. Modelde genellikle duvarlar bulunmaz, ancak duvar ağırlıkları ve etkileri tasarımda göz önüne alınmalıdır. Yapının bölme duvarlar ile modelde olması doğrudur. Çünkü bölme duvarlar özellikle deprem sırasında yapı davranışını önemli derecede etkilemektedir. 

 

Yapı Şekil 3’te görüldüğü gibi idealize edilerek basitleştirilir.

Yapı çözümünde amaç, yapının tüm elemanlarında yapıya servis ömrü süresince etkileyebilecek tüm yükleri dikkate alarak kesit tesirlerini, deformasyonları ve yer değiştirmeleri hesaplamak ve yapıları belirli bir güvenirlikte tasarlamaktır. Yapı güvenliği taşıma gücü ilkelerine göre yapılır. Yapıya gelen yükler basit olarak 1.5 ile çarpılır, betonun hesap dayanımı ise betonun karakteristik dayanımının 1.5 ile bölünmesiyle bulunur. Yapılacak betonun dayanımının ortalama dayanım olması istenir. 

 

Yapının modeli ise Şekil 4’ te görülmektedir. 

Buraya kadar anlatılanlara göre halkımızın bilmesi gereken en önemli konu yapıları oluşturan kolon, kiriş, döşeme ve temel gibi taşıyıcı olan elemanlar ile duvarların tüm katlarda korunmasının sağlanmasıdır. Çünkü kolon, kiriş gibi elemanlar sağlam değilse yapı güvenliği de yeterli değildir. 

Yapının modelinde temeller ankaste olarak modellenmiştir. Yani temelde yapı hareket etmez. Bunun sağlanması için ise yapının temelinin bulunduğu yerin sağlam olması gerekmektedir. 

İnşaat mühendisliği yapıları konut, okul, fabrika gibi çok çeşitlidir. Bu yapıların kullanım amaçları yönetmelikleri, hesap yükleri ve yapım aşamaları farklıdır. Yapılar bu nedenle amaçları dışında kullanılmamalıdırlar. Örneğin, konut olarak yapılan bir yapının dershane gibi kullanılması yanlıştır. Ayrıca yapının mimarisinde sonradan yapılacak değişiklikler de yapının davranışını etkileyebilmektedir. Konut olarak kullanılan bir yapının duvarlarını değiştirerek veya yeni bölme duvarlar ilavesi ile konut dışında bir amaç yapı taşıyıcı yüklerinin değiştirilmesine dolayısı ile yapının olumsuz etkilenmesine neden olmaktadır. 

Yapının yapılacağı yerin ve çevre koşullarının önemi çoktur. Yapı kendisini ve üzerine gelen tüm yükleri güvenle zemine aktarabilmelidir. Bunun için zeminin çok sağlam olması gerekmektedir. Yumuşak zeminler, alüvyonlu, dolgu zeminler bina yapımına uygun değildirler. Yapının bulunduğu zemine uygun yapı yapılmalı, eğer zemin zayıf ise ya yapı yapılmamalı, ya da uygun temel seçilmelidir. 

Yapının ekonomik servis ömrü yaklaşık olarak konutlar için 50 yıldır. Dolayısı ile yapıda olabilecek her türlü değişikliklerin önceden belirlenmesi gereklidir. Örneğin yapıya daha sonra kat ilavesi yapılacaksa veya mimarisi değiştirilecekse bunu önceden belirlemek gerekir. Sonradan yapılacak değişiklikler yapının hasar görmesine neden olabilir. 

Öntasarımı yapılarak yapının türü, kullanım amacı, yapı yerinin zemin durumu belirlendikten sonra mimari, tesisat, statik ve betonarme projeleri yapılmalıdır. Herşeyden önce proje tasarımında özellikle mimarlar ve inşaat mühendisleri ve tesisat projelerini yapan mühendisler bir arada çalışarak projeyi tamamlamalıdırlar. Dolayısı ile ideal bir yapı tasarımı için mimarlar inşaat mühendisleri ile birlikte projede çalışmalıdırlar. Özellikle döşemelerin kesilmesi, kolon ve kirişlerden tesisatların geçirilmesi yapıların güvenliğini azaltır,  yıkılmalarına neden olabilir. 

Beton Kalitesi ve Önemi 

Ülkemizde betonarme yapılardaki en önemli sorunlardan biri beton kalitesidir. Betonarme yapılarda beton istenilen tasarım değerlerini sağlamalıdır. Beton yüklere ve çevresel etkilere karşı sağlam, dayanıklı, kaliteli, sürdürülebilir olmalıdır. Bunun için betonda kullanılan malzemelerin kaliteli ve uyun olması çok önemlidir. Betonların genellikle beton sınıfını sağlayıp sağlamadığı 28 günlük beton yaşına göre değerlendirilir. Ancak yapılarda kullanılan beton kaliteli olursa genellikle betonun dayanımı uzun zamanda 28 günlük dayanımdan daha fazla olabilir. Eğer betonun dayanımı proje değerlerini sağlamıyorsa betonarme yapılar yeterli güvenliği sağlamaz. 

Şekil 5’ te kalitesiz beton nedeniyle yetersiz aderans örneği görülmektedir. Kolondaki donatılar betondan sıyrılmışsa betonarme kolon yetersiz aderans nedeniyle hasarlara neden olur.

Bir diğer önemli olan husus ise yapılardaki çeliklerin projedeki değerlerini sağlaması ve korunmasıdır. Etriyelerin kancalanması mutlaka yönetmelikteki gibi sağlanmalıdır. Örnek olarak şekildeki gibi olmalıdır.

Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı İçin Öneriler 

Yapılarımızın depremlere karşı yeterli güvenliğinin olması için aşağıda öneriler sunulmuştur. Bu öneriler yapılarımızın daha sağlıklı, kaliteli, güvenilir, sürdürülebilir olmasını sağlayabilir. 

1. Beton sınıfı en az C30 olmalıdır. Kaliteli ve dayanıklı beton olmadan depreme servis ömrü süresince dayanıklı sağlam betonarme yapılması mümkün değildir. Deprem yönetmeliğine göre en az C25 olan beton sınıfı C30 olarak değiştirildiğinde beton dayanımı %20 artacaktır. Ancak betondaki durabilite değerinin, yani çevresel ve kimyasal etkilere karşı dayanımdaki artışı çok daha fazladır. Bu değer sürdürülebilir, kaliteli ve dayanıklı yapı için çok önemlidir. 

2. Betonarme yapıların kolon, kiriş, döşeme, temel taşıyıcı sistem elemanları asla kesilmemeli, korunmalıdır. 

3. Yapılar tasarım aşamasından, yapımına kadar standart ve yönetmeliklere uyularak yapılmalıdır. 

4. Her yapı için bir yapı kimlik belgesi olabilir. Nasıl ki araçların araç ruhsatı varsa ve bu ruhsatta araç ile bilgiler bulunmakta ve araç muayeneleri de kayıt altında ise, yapıların da benzer bir belgesi olabilir. Yapılarda bu belgede yapı ile ilgili tasarımından yapım aşamasına kadar olan tüm bilgiler olabilir. Örneğin, yapının hangi yılda yapıldığı, yapı özellikleri, yapının statik, betonarme, mimari ve tesisat projeleri ile varsa tadilat projeleri, yapıyı hangi şirketin yaptığı, hangi yapı denetim şirketininin kontrolünde olduğu, bu kişilerin kimler olduğu, beton ve çelik sınıfları, yapılan deneyler ve sonuçları gibi önemli bilgiler olmalıdır. Böylece yapı sahibi, daire sahibi ve sonrasında yapıyı alacak olanlar bu belgeler ile yapının özelliklerini anlayabilirler. Yapı planlarına göre yapıda bir değişiklik olup olmadığı, örneğin bir kolonun kesilip kesilmediği de anlaşılabilir. Böyle bir çalışma ile ülkemiz tüm dünyaya örnek olabilir. 

5. Yapılarımızda sadece 28 günlük beton dayanımı kontrol edilmektedir. Servis ömrü süresince belirli zamanlarda yapıların beton ve çelik kalitesi basit yöntemlerle kontrol edilebilir. 

6. Yapılarda sonrasında kullanım değişikliği yapılmamalıdır. Eğer değişliklik yapılacaksa mutlaka mühendislik uygulamaları yapılmalıdır.