Betonarme ve Yığma Binaların Onarım ve Güçlendirme İlkeleri

Burada verilecek olan ilkeler depreme dayanıklılığı inceleme konusu olan hasarsız veya hasarlı betonarme ve yığma binalar için geçerlidir.
Binaların güçlendirilmesinden önce yapı mahalli ile ilgili geoteknik rapor hazırlanmalıdır. Bu rapor zemin cinsi, grubu ve sınıfı ile zemin emniyet gerilmesini içermelidir. Raporda ayrıca temel zemininin sıvılaşma ve toptan göçme riski olup olmadığı belirtilmelidir.

1. Betonarme binaların onarım ve güçlendirilmesi

1.1. Betonarme binaların onarımı
Taşıyıcı sistemin onarımında amaç hasar gören bir sistemin daha önceki duruma getirilmesi olup, herhangi bir taşıyıcı sistem çözümlemesine gerek yoktur. Yapıda mevcut olan donatının paslanması, beton kesiti azalması gibi hasarların giderilmesi onarım kapsamına girer. Yaygın olarak rastlanan donatı korozyonu ve beton dökülmesi  hasarının daha büyümemesi için onarılması gerekir. Bunun için, önce donatı civarındaki gevşek parçalar uzaklaştırılır. Pas; tercihen kumlama yapılarak (klor içermeyen kum ile) veya sert fırça ile temizlenmelidir. Gerekirse, önemli kesit kaybı söz konusu ise, donatı eklenir. Daha sonra bu bölge hafif sulanır, su çekilince ve ıslaklık varken lateks esaslı bir bulamaç (çimento+polimer+paslanmayı durdurucu katkı) fırça ile yüzeye sürülerek uygulanır. Bulamaç uygulandıktan hemen sonra hiç beklemeden tamir harcı tercihen püskürtme yolu ile uygulanır ve boşluklar doldurulur (tamir harcı  rötre yapmayan bir harçtır). Daha sonra tamir harcı ile yüzey düzeltilir ve geçirimsizliği sağlamak için akrilik bir yüzey koruyucu kimyasal çözelti  tekrar yüzeye uygulanır.

Aşağıda 1.2.3 maddede güçlendirmede kuvvet aktarımı için verilen esaslar onarım için de geçerlidir.

1.2. Betonarme binaların güçlendirilmesi

1.2.1. Güçlendirme kararının verilmesi
Bina ile ilgili mevcut durumu belirlemeye ilişkin işlemlerin (mevcut durumun proje ile uyumu, gerekirse taşıyıcı sistem rölövesinin hazırlanması, yapı malzemesine ait tespitler ve geoteknik inceleme) yapılmasını takiben, mevcut taşıyıcı sistemin çözümlemesi yapılarak seçilecek  güçlendirme düzeyi belirlenmelidir.

Binanın taşıyıcı sisteminin durumu, hasarı ve varsa deprem hesabı incelenmelidir. Bu incelemede binanın köşe ve kenar kolonları ve her iki doğrultudaki yatay yük taşıyan çerçeve sayısı özel olarak gözden geçirilmelidir. Taşıyıcı sistemin depremde Bayındırlık ve İskan Bakanlığı ölçütlerine göre orta hasar görmüş olması veya mevcut sistemde yüklerin iletilmesinde açıkça belirlenen önemli bir eksiklik (taşıyıcı sistem elemanlarından birinin kaldırılması) güçlendirme kararının verilmesi için yeterli olabilir. Ayrıca, beton  kalitesi  proje değerlerinin altında olup kabul edilebilir sınırlardan da düşük ise, veya  bina projesinde tasarlanandan daha fazla katlı yapılmış ise, taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi gerekir.

Deprem Yönetmeliği (1998) nde tanımlanan deprem kuvvetlerinin karşılanması ve bu yükler altında kesitlerin ve donatılarının yeterliliğinin kontrolünde esnasında taşıyıcı sisteme duyulan güven oranında, öngörülen deprem yükleri en fazla %25 oranında  azaltılarak, hesap edildiği tarihte geçerli yüklerden az olmamak koşulu ile, hesaba katılabilir. Aksine, deprem yüklerinin taşınmasında mevcut sistemde belirsizlikler varsa, mevcut taşıyıcı sistemin kapasitesi 0.85 katsayısı ile azaltılabilir.

Taşıyıcı sistemin durumuna ve kabul edilebilecek süneklik düzeyine bağlı olarak yapılacak kontrollerde, kirişlerde mesnet ve açıklık kesitlerinin aralarında yardımlaşmaları ile aynı katta bulunan kolonların yardımlaşmaları (denge koşulu korunarak momentlerin kesitler veya elemanlar arasında aktarılması) hususları da göz önüne alınabilir.Bu kontrol sırasında, taşıyıcı sistemin düzenlilik durumu, beton kalitesi, kolon ve kirişlerdeki etriye durumu göz önüne alınarak, deprem yükü azaltma katsayısı süneklik düzeyi normal ve yüksek olan sistemlere ait katsayılar arasında seçilebilir. Süneklik düzeyi yüksek duruma karşı gelen davranış katsayısının seçilebilmesi için  Deprem Yönetmeliği (1998)’deki koşulların tamamen sağlanması gerekir. Güçlendirilen binaya ilişkin güçlendirme esasları ile ilgili bir değerlendirme raporunun verilir.

Güçlendirme maliyetinin binanın yeniden yapılması bedelinin önemli bir oranını (örneğin %40) geçmesi durumunda, önemli güçlendirme gerektiren ve ekonomik ömrünün önemli bir kısmını tamamlamış (1970 yılından önce yapılmış binalar) olan ve herhangi bir tarihi değeri veya prestiji olmayan binalar ile Bayındırlık ve İskan Bakanlığı ölçütlerine göre ağır hasarlı sınıfa giren binalar için yıkım kararı verilebilir.

1.2.2.   Güçlendirme ayrıntıları ve güçlendirmenin minimum koşulları
Güçlendirme, taşıyıcı sistemde ek perde öngörülmesi, kolonların mantolanması, kirişlerin ve temelin güçlendirilmesi olarak yapılabilir. Zemin seviyesinden itibaren üç veya daha az katlı  ve önem katsayısı I = 1 olan binalarda, deprem yükünün karşılandığının gösterilmesi koşuluyla, sadece kolon mantolanması ile güçlendirme yapılabilir. Dört katlı ve daha yüksek binalarda perde eklenmesi ile güçlendirme yapılması uygundur. Perde alanları hesapla belirlenebilir. Bu amaçla yapılacak bir hesapta herhangi bir azaltılma yapılamadan Deprem Yönetmeliği (1998)’nde verilen deprem yükleri göz önüne alınarak konulan perdelerin her iki doğrultuda toplam devrilme momentinin en az %70 ini taşıdığı gösterilecektir. Güçlendirilecek binada eklenen perdeler yüksek süneklikte olacaktır. Güçlendirilmiş taşıyıcı sistemde deprem yükü azaltma katsayısı süneklik düzeyi normal ve yüksek olan sistemlere ait katsayı arasında seçilecektir (bu değer 5 ila 6 arasında seçilebilir). Bu seçimde; eklenen perdenin durumu, taşıyıcı sistemin düzenlilik durumu, beton kalitesi, kolon ve kirişlerdeki etriye durumu göz önüne alınacaktır.

Mevcut kolonların yalnızca düşey yükleri yeterli güvenlikte taşımaları yeterlidir. Bu değer TS500’ de ön görülen değer olarak alınabilir (N_rmaks = 0.6 f_ck A_c). Düşey yüklerini yeterli güvenlikle taşıyamayan kolonlar yalnızca düşey yükleri taşımada yetersiz oldukları katlarda, çelik veya betonarme mantolama yoluyla güçlendirilebilir. Yerel olarak ağır hasarlı olan kolonlar da mantolanmalıdır. Mantolama işleminde plandaki simetri korunmalıdır. Manto kalınlığı 12cm den az yapılmamalı, mantoya en az alanının %1’i oranında ve betonun işlenmesine izin verecek çapta boyuna donatı konulmalı, yönetmelikte öngörülen miktar ve sıklıkta etriye yerleştirilmelidir. Betonun yerleşimi düşünülerek kalınlığı 15cm ve daha az olan mantolamalarda dışta tek etriye konulması uygun olur. Mantolanan kolonlarda manto donatısının yeterli miktarının, özellikle köşe donatılarının, kattan kata geçişi sağlanmalı, manto ilgili kattan temele kadar inmeli ve manto donatılarının temele kenetlenmesi sağlanmalıdır.

Malzeme dayanımlarının belirlenmesinde  yeteri kadar karot alınmış ise, mevcut elemanların tahkikinde, karakteristik beton basınç dayanımlarından hesap dayanımlarına geçişte malzeme güvenliğine ait katsayı  (g_mc ) için 1.5 yerine daha küçük bir değer (»1.25 ) alınabilir.

Yeni perdeler, mevcut çerçeveler içine, ve en az bir kolona komşu olacak şekilde yerleştirilecektir. Mevcut beton dayanımlarının yeterli görülmesi halinde (³ C16) mevcut kolon ile yeni perdenin bütünleşmesi dikiş donatıları ile sağlanarak, kolon donatısı perde başlık donatısına dahil edilebilir. Aksi halde perdeye komşu kolonun mantolanması gerekir.

Perde uç kuvvetlerinin katlar arası geçişi için gerekli donatı düzeni yapılacaktır. Perde gövde donatısının sürekliliği, kolonu ve kirişi geçen veya delen tek sıra, kolonlarda ve kirişlerde minimum f16/300mm donatı ile sağlanacaktır. Perdede her iki yüzde ve her iki doğrultuda minimum f10/200mm gövde donatısı bulunacaktır. Perde uç bölgesinde  perde kritik yüksekliği boyunca en az  f10/100mm ve diğer katlarda en az f10/200mm  etriye yerleştirilecektir.

Güçlendirilmiş binada, mevcut kolon ve kiriş gibi mevcut taşıyıcı sistem elemanlarının kontrolünde, aşağıda verilen koşulların sağlanmaması durumunda kolon ve kirişlerin güçlendirilmesi gerekecektir:

A_s (gerekli) < (1.20~1.33)´A_s (mevcut)            (kolon-donatı biliniyorsa)
A_s (gerekli) < (0.012~0.015)´A_c (mevcut)        (kolon – donatı bilinmiyorsa)
A_s (gerekli) < (1.00 ~ 1.25) ´ A_s (mevcut)        (kiriş – donatı biliniyorsa)
A_s (gerekli) < (0.015 ~ 0.020) ´ A_c (mevcut)    (kiriş – donatı bilinmiyorsa)

Burada; A_c , eleman en kesit alanı; A_s , kolonlarda toplam donatı alanı ve kirişlerde açıklık ve ortalama mesnet çekme donatılarının toplamıdır. Hesaplarda mevcut elemanlar ile yeni elemanların elastisite modüllerinin farklılığı göz önüne alınacaktır.

Taşıyıcı sistem çizimleri mevcut olan veya taşıyıcı sistem rölövesi hazırlanan, önem katsayısı I = 1 olan altı ve daha az katlı binalarda, düzgün çerçeve oluşumu ve yeterli beton kalitesi ve donatı düzeni başta olmak üzere taşıyıcı sistemin uygun düzeyde olduğu kabul edilirse, eklenecek perde alanı ve yeri yaklaşık hesaplarla da tespit edilebilir. Bu durumda her bir doğrultuda en az iki perde, mümkün mertebe simetri sağlayacak ve burulma oluşturmayacak şekilde bütün katlarda azaltılmadan yerleştirilecektir. Böyle bir yaklaşık hesapta ortalama kat yükü için 12 kN/m², bina periyodu için yönetmelikte verilen yaklaşık bağıntılar kullanılabilir. Bu yaklaşık hesapta taşıyıcı sistem davranış katsayısı olarak yönetmelikte süneklik düzeyi normal yapılar için öngörülen değer kabul edilecektir. Hasarlı ve kritik olanlar dışında taşıyıcı sistem elemanları için ayrıca bir kontrol yapılmayabilir. Güçlendirme perdeleri mevcut bölme duvarlarının yerine konulabileceği gibi hemen onlara yapışık olarak bir veya iki taraflı olarak da yerleştirilebilir.

1.2.3.   Kuvvet aktarımı
Güçlendirme perdelerinin uç donatılarının ve mantolanan kolonların ana donatılarının katlar arası sürekliliği mutlaka sağlanacaktır. Taşıyıcı sistemin mevcut elemanları ile eklenen yeni elemanlar arasında kuvvet aktarılması da temin edilecektir. Bunun için aşağıda yöntemler kullanılabilir:
a. Mevcut beton ile yeni beton ara yüzeyinde bütünleşmeyi sağlayan özel kimyasal malzeme kullanılması,
b. Mevcut ve eklenen elemana ait  donatıların birbirlerine kaynak, kanca ve başka yöntemlerle bağlanması,
c. Betondan betona kesme kuvveti aktarımında mevcut betonda dişler açılması veya yüzey pürüzlülüğünün sağlanması, filiz donatıları yerleştirilmesi.

Perde filiz donatılarının çerçeve elemanlarına gömülme boyu en az 15f, filiz için açılan delik çapı filiz çapından 4mm den büyük olacaktır. Filizler perde içine en az 35f kadar uzatılmalıdır. Filiz çubuklarının aralığı 25-40cm arasında seçilmelidir. Kolonlara gömülen dikiş donatısının yatayla eğimi epoksinin dışarı akmasını önleyecek değerde (örneğin yatayla ~10^O açılı) olmalıdır. Dübel çakma işleminden önce silindirik tel fırça ile delik iyice temizlenmeli, tozlar ve kırıntılar vakum ile dışarıya alınmalıdır.

Kolonun iyice pürüzlendirilmesi ve mantonun dört tarafından yapılması durumunda kayma gerilmesi aktarıcı filiz çubukları konulmayabilir. Perde veya manto betonu dökülürken üstte kiriş altında 5~10cm lik boşluk bırakılarak bu kısım rötresiz harç ile doldurulacaktır.

Mevcut temellerin yetersiz olduğu durumlarda, temeller eklerle büyütülecek, temellerin mevcut ve yeni bölümleri arasında bağlantıyı sağlayacak biçimde yeterli çap ve aralıkta filiz donatıları  kullanılacaktır. Ek olarak konulan betonarme perde etkilerinin uygun temellerle güvenli bir şekilde zemine iletildiği  gösterilecektir. Mevcut temel ile yeni temelin bağlantısı filiz donatılarla yapılacaktır. Filiz donatıları için temelde açılacak deliğin derinliği en az 20f olacak ve bu filizler perde içine en az 60f uzatılacaktır.

1.3. Yığma binaya benzer güçlendirme
Zemin üstü dört veya daha az katlı ve önem katsayısı I = 1 olan binalarda, betonarme perdeler yerine duvarlar kaldırılmaksızın ara duvarlara donatı ve beton tabaka eklenerek güçlendirme yapılabilir. Betonarme perde veya duvara hasır donatılı beton tabaka eklenmesi seçeneklerine  maliyet karşılaştırılmasından sonra karar verilebilir. Güçlendirmenin yeterliği yığma binalar için verilen kurallar kullanılarak gösterilecek ve konu ile ilgili olan konstrüktif esaslara uyulacaktır.

2. Yığma binaların onarım ve güçlendirilmesi

2.1. Yığma binaların onarımı
Taşıyıcı duvarların onarımında amaç, hasar gören bir sistemin daha önceki duruma getirilmesi olup, herhangi bir hesaba gerek yoktur. Aşağıda 2.2.1. maddede tarif edilen düzeyin altında  hasar görmüş olan duvarlar onarılırken hasar düzeyi daha yüksek olanlar (ağır hasarlı olan duvarlar)  yenilenecektir.

2.2. Yığma binaların güçlendirilmesi

2.2.1.   Güçlendirme kararının verilmesi
Yığma binaların mevcut durumu taşıyıcı sistem duvar rölövesi çıkartılarak belirlenecektir. Bu rölöveye varsa binadaki hasarın düzeyi, taşıyıcı duvarlarındaki çatlak genişliği ve duvarın düşeyden ayrılma miktarı işlenecektir. Deprem Yönetmeliği(1998)’nde tanımlanan deprem kuvvetlerinin karşılanmasının kontrolünde, taşıyıcı duvarlara duyulan güven oranında, deprem yükleri en fazla %25 oranında azaltılarak hesaba katılabilir. Taşıyıcı duvarların malzeme ve harç kalitesi, duvarların katlar arası üst üstte bulunması durumu bu azaltmada göz önüne alınacaktır. Deprem yüklerinin taşınmasında mevcut sistemde eğer belirsizlikler varsa, mevcut sistemin kapasitesi 0.85 katsayısı ile azaltılabilir. 

Yığma taşıyıcı duvarlarda genişliği 2mm den 25mm ye kadar olan çatlaklar orta hasar göstergesi olup, güçlendirme sebebi olarak kabul edilebilir. Çatlak genişliği 25mm den büyük, ya da kalıcı ötelenme oranı (duvar düzleminin düşeyden ayrılması) 1/100 den daha çok ise duvar ağır hasarlı addedilerek yenilenmelidir.

2.2.2.   Güçlendirme yöntemleri
Güçlendirmenin yeterliği, kat kesme kuvvetinden duvarlarda oluşan kayma gerilmelerinin ilgili malzemenin sınır değerleri ile kontrolü şeklinde yapılır. Yeterli güvenlik yığma binalarda kat azaltılması yoluyla sağlanabildiği gibi, duvarlar yenilenerek, kalınlıkları arttırılarak ve boşlukları azaltılarak da temin edilebilir. Güçlendirme duvar yüzlerine yerleştirilmiş olan hasır donatılar yaklaşık en az 5cm kalınlıklı beton tabaka eklenerek de yapılabilir. Hasır donatıların temele ve kat hatıllarına bağlanması gerekir.

Bina, Deprem Yönetmeliği (1998)’ndeki yatay kuvveti karşılayacak düzeyde güçlendirilecektir. Burada güçlendirme mevcut duvar alanlarına her bir doğrultuda söz konusu doğrultudaki yatay kesme kuvvetini karşılayacak değerde alan eklenmesi ve eklentinin mevcut duvarlarla bütünleşmesinin sağlanması olarak kabul edilecektir. Deprem kuvvetlerinin en az %25’inin çelik hasır ve beton duvarlarla karşılanması durumunda deprem yükü azaltma katsayısı %50 oranında artırılabilir. Böyle güçlendirilmiş bir mevcut binada deprem kuvvetlerinin taşınması esas olup, Deprem Yönetmeliği (1998)’nde verilen kat sınırlanması ve diğer konstrüktif kurallar göz ardı edilebilir.

Daha güvenilir değerler mevcut değilse, güç tükenme kayma gerilmeleri olarak ;

Kerpiç ve briket blok duvarlar için                    t_u =  50kN/m²
Tuğla ve taş duvarlar için                                 t_u = 200kN/m²
Beton bodrum duvarları                                   t_u = 750kN/m²

ve elastisite modüllerinin oranı
E_{beton duvar} / E_{tuğla ve taş duvar} = 5
olarak kabul edilebilir