Depremde Hasar Gören Betonarme Yapıların Onarımı ve Güçlendirilmesi

Özet: Ülkemizin büyük bir kısmının 1. derece deprem kuşağında olması nedeniyle deprem afeti sık karşılaşılan bir durum olmuştur. Bu nedenle, depreme dayanıklı yapı tasarlamak ve üretmek kadar, depremde hasar görmüş yapıların onarılma yöntemlerinin bilinmesi de bir zorunluluk halini almıştır.

Bu çalışmada, kolon, kiriş, döşeme gibi taşıyıcı betonarme elemanlarda deprem sonrası meydana gelmiş hasarların saptanmasına ve onarılmasına yönelik yöntem ve malzemeler incelenmiştir. Yaşanan afetlerin ne zaman tekrarlanacağı bilinmediğinden bu konuyla ilgili bölümlerin ders müfredatlarına konulmasının uygun olacağı düşünülmektedir.

1.   GİRİŞ

Ülkemizin bir deprem kuşağı üzerinde bulunması nedeniyle özellikle son yıllarda bir çok deprem felaketi yaşanmıştır. Bu felaketler sonucunda bir çok yapıda yıkılma ve hasarlar oluşmuştur. Hasar gören yapıların kurtarılıp kurtarılamayacağına bir an önce karar verilmelidir. Depremde önemli derecede hasar görmüş fakat yıkılmamış yapıların çok azının yıkılması sağlanmaktadır. Çoğu, onarım ve güçlendirme (takviye) ile yeniden kullanılabilir duruma getirilmektedir. Özellikle son yaşanan “Marmara Depremi” sonucu konu tekrar gündeme gelmiştir. Yüzlerce yapı yıkılmış, çok daha fazlası da çeşitli derecelerde hasar görmüştür. Bu nedenle, sadece yeni yapı imal etmeyi öğrenen çeşitli seviyedeki teknik elemanlara konunun önemini ve yapım şartlarını hatırlatmak, yapı sahiplerini de biraz olsun bilinçlendirmek amacıyla böyle bir çalışma yaparak ve bu alandaki boşluğu kapatmak amaçlanmıştır.

2. DEPREMDE YAPIDAN BEKLENENLER

Afet Yönetmeliğinde depreme dayanıklı yapı tasarımının ana ilkesi;

• Hafif şiddetteki  depremlerde  binalardaki  yapısal  ve  yapısal  olmayan  sistem
  elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi,
• Orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluşabilecek
  hasarın onarılabilir düzeyde kalması,
• Şiddetli depremlerde ise   can kaybını önlemek amacı ile binaların kısmen veya
  tamamen göçmesinin önlenmesidir [1].

Öte yandan, depreme dayanıklı yapı yönetmeliklerince sağlanması istenen koşulların amacı yapılarda olması istenen en düşük düzeyde güvenlik sağlanmasıdır. Daha iyi deprem davranışı ve daha yüksek güvenlik için yönetmelik koşullarının daha üstünde koşulların gerçekleştirilmesi gerekir. En azından yönetmeliklerce istenen dayanım ve sünekliğin çoğunu sağlamasına bir engel yoktur [2].

3. DEPREM SONRASI YAPI HASARLARININ SAPTANMASI

Bu aşamada yapının depremde gördüğü hasarın açıklanmasını sağlayacak her türlü bilgi toplanmalıdır. Gerekirse sıva, badana, taş ve ahşap kaplamalar kaldırılarak altlarındaki elemanlarda çatlama olup olmadığının kontrolü yapılmalıdır. Yapıda hasarsız elemanlar varsa bunlar da not edilmelidir. Yapının plan ve projeleri bulunup incelenmelidir. Temellerde hasar olduğundan kuşkulanıyorsa temellerin açılıp incelenmesi gerekir. Amaç yapı hakkında elden geldiğince değerlendirmede yararlı olabilecek bilgiler toplamaktır. Toplanmış veri ne kadar çok ise sağlıklı bir sonuca varmak o ölçüde kolaylaşacaktır. Bu veriler kullanılarak yapıdaki hasarın nedenleri ve onarım ilkeleri saptanacaktır [3].

Depremden etkilenen bir yapıdaki hasarın saptanması sırasında taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan elemanların üzerindeki her türlü hasarın fotoğrafla ya da kroki olarak kayda geçirilmesi, çatlakların genişliği, yerlerinin ölçülmesi ve işaretlenmesi, bunların yerlerinin numaralandırılması, yapıdan malzeme örnekleri alınarak bunların dayanım ve gerilim-birim deformasyon özelliklerinin, gerektiğinde betonarme yapılarda donatıların üstündeki beton örtü kaldırılarak donatının yeri ve miktarının, yapı çevresindeki zeminin özelliklerinin saptanması, bunun için gereken sondaj, ölçme vb. işlemlerin yapılması, yakın çevredeki benzer yapıların karşılaştırma amacıyla incelenmesi gereklidir [3].

4.BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR BİÇİMLERİ, ONARIM VE GÜÇLENDİRİLMESİ

Hasar görmüş yapıların onarılmasındaki amaç, yapının onarım ve güçlendirilmesinden sonra aynı şiddette veya daha fazla şiddette bir depreme dayanıklı hale getirilmesini sağlamaktır. Onarımın amacı yapının taşıyıcı olmayan sıva ve benzeri bölümlerinin düzeltilmesi ve kapatılması olmayıp, görünüş veya kullanım bakımından hasar görmüş bir yapıda ya da bu yapının bir veya birkaç elemanında, önceki haline getirmek için yapılan çalışma ve değişikliktir. Güçlendirme ise, bir yapının yük taşıma kapasitesini, rijitliğini, düktilitesini ve stabilitesini veya bunlardan bazılarını önceki veya mevcut durumun üzerine çıkarmak amacıyla yapılan değişikliktir. Bazı durumlarda onarımın bedeli, yeniden yapım bedelinin yarısından fazlasına ulaşmaktadır [3,4].

Çatlakların onarımında genişliklerine göre değişik yöntemler uygulanabilir. Çatlakların onarılmasının sebebi zamanla bu çatlaklardan sızan nemin betonarme donatısında paslanmaya yol açması ve çatlamış kesitli betonarme elemanların rijitliklerinin küçük olması ve yapının dinamik özelliklerinin bu nedenle değişmesini önlemektir [3].

4.1. Kolonlarda Hasar Biçimleri, Onarım ve Güçlendirilme

Genel hatlarıyla betonarme kolonlarda 4 çeşit hasar meydana gelmektedir. Bunlardan eğilme kırılması, deprem etkileri ile kolona gelen eğilme momentinin artması sonucu kolon uçlarında mafsallaşma meydana gelmesi ile oluşur (Şekil la). Kesme kırılması, ise kolonun üzerine gelen kesme kuvvetini taşıyamaması sonucu oluşur (Şekil 1b). Kolon kesitinin en dış lifindeki beton ezilmeye başladığında, henüz akma birim uzamasına ulaşmamış ise kolonda basınç kırılmaları ortaya çıkmaktadır(Şekil l c). Yapının kütle ve rijitlik merkezleri çakışık değilse kolonlarda oluşan burulma kırılmaları da belirlenmelidir (Şekil 1) [5].

Çatlamış betonarme kolonlarda reçineler veya çimento şerbeti kullanılabilir. Az hasarlı, donatıları burkulmamış, betonu gevşemiş kolonlarda yerel olarak gevşek beton kısmı kaldırılarak yeni beton dökülmesi suretiyle onarım yapılabilir. Kolonlarda oluşan hasar derecesine göre bir, iki, üç ya da dört taraftan mantolama yapılabilir. Mantolama, mevcut kolon etrafına boyuna takviye donatısının yerleştirilmesi ve etrafının normal veya helozonik etriye donatısı ile sarılması ve mevcut betonun etrafının beton dökülerek kapatılması işlemlerine denir. Kolonun mantolanması ile, kolon enkesit alanı artırılırken donatı yüzdesi de bir miktar artırılmış olur (Şekil 2) [3,6].

Kolon çevresinde mantolama yapılırken eski kolonda donatı ile çevrilmiş betonun dışında kalan kabuk betonunun tümünün sökülüp, daha sonra koyulacak takviye donatısı ile birlikte yeni kolonun betonlanması yerine, eski kolonun kabuk betonunda küçük kesme kamaları açılarak eski ve yeni betonun kaynaşması ve dış yük etkileri altında birlikte çalışmaları sağlanabilir [3,6].

1  |  2

Kolonunun-Mantolama-ile-Onarilmasi-Üst

2  |  2

Kolonunun-Mantolama-ile-Onarilmasi-Alt

Kolonlarda uygulanabilecek bir başka yöntem de, kolonun iki yanına kanat biçiminde perde duvar eklenmesidir. Bu durumda perdenin yatay donatısı, kolonun yatay donatısına kaynakla bağlanmaktadır. Daha sonra betonlama yapılarak eski betonun yeni perde içinde yer alması sağlanmaktadır. Böylece mevcut kolon betonarme perde arasına alınarak kesiti büyütülmüş ve yük taşıma kapasitesi arttırılmış olur (Şekil 3) [3,6].

Kolonların takviyesini hızlandırmak için çelik profiller de kullanılabilir. Bu şekilde bir takviye ile kolonun moment ve eksenel yük taşıma kapasitesinde büyük artışlar sağlanabilir (Şekil 4). Ancak mevcut kolon ile profiller birlikte çalışmadığından yüklerin askıya alınması olarak kabul edilmelidir [6].

 4.2. Kirişlerde Hasar Biçimleri, Onarım ve Güçlendirilmesi

Kirişlerdeki çatlaklar epoksi reçineleri ile doldurulabilir. Kirişlerde oluşan çatlakların genişliğine göre epoksi reçineleri ya da çimento şerbeti basınçlı olarak enjekte edilir. 0.1-5 mm. genişliğindeki çatlaklara epoksi reçineleri , 2-5 mm. genişliğindeki çatlaklara çimento şerbeti enjekte edilmektedir. Betonarme çerçeveli endüstri yapılarında bazı durumlarda hasarlı kiriş tümüyle yıkılarak yeniden yapılabilir. Bu işlem yapılırken bu kirişin taşıdığı yapının bölümleri askıya alınmalıdır. Kiriş-kolon ek yerindeki hasarın onarımında eğer kirişe yandan saplanan başka kiriş yoksa çelik bantlarla bağlamak da bir onarım yöntemidir. Hasarlı betonarme kirişlerde mantolama bir, üç ya da dört yandan betonlamak suretiyle yapılır. Mantolama işleminde ilave edilen donatılar mevcut donatılara kaynaklanarak ankrajı sağlanır (Şekil 5)[3,5].

 4.3. Döşemelerde Hasar Biçimleri, Onarım ve Güçlendirilmesi

Betonarme döşemelerde hasar genellikle çatlak biçiminde görülür. Döşemelerde görülen çatlaklar için epoksi reçinesi ve çimento harcı enjeksiyonu kullanılabilir. Uygulamada en çok tercih edilen döşeme takviyesi ise, döşemenin kalınlığının artırılmasıdır. Temizlenen eski döşeme yüzeyine 3 cm’ den az olmamak koşuluyla bir beton tabakası dökülür. Eğer döşemenin üzerine takviye yapılması imkansız veya uygun değilse, bu durumlarda takviye döşemenin altından yapılır (Şekil 6) [6].

4.4. Sistemin Yeni Taşıyıcı Elemanlar İlave Edilerek Güçlendirilmesi

Depremden hasar görmüş betonarme yapıların onarım ve güçlendirilmesi için yapıya betonarme perdeler, çerçeveler, çelik taşıyıcı elemanlar eklenebilir. Hasar görmüş ya da görmemiş ancak yeter deprem güvenliği bulunmadığı anlaşılan yapıların güçlendirilmesinde kullanılan çeşitli yöntemler bulunmakla birlikte Erzincan ve Dinar’da daha çok mevcut yapılara betonarme perdeler eklenmesi yolu izlenmiştir. Mevcut bir binaya böyle elemanlar yerleştirilmesi, yapının genel davranışını önemli ölçüde değiştirmektedir. Bu eklemeler yapılırken yapının yatay yüklere göre elverişsiz duruma düşmesine izin verilmemelidir. Bu şekilde güçlendirilen ya da onarılan yapılarda yatay yüklere göre yapısal davranışta değişmeler olmaktadır. Eklenen elemanlar deprem kuvvetinin yapıda dağılımını iyileştirmeli, tesirlerin belli elemanlarda yoğunlaşmasına izin vermemelidir. Eklenen taşıyıcı elemanlar yapıda ek burulma tesirleri oluşturmamalıdır [5,7].

SONUÇ

Ülkemizde son yıllarda çok fazla deprem afeti yaşanmıştır. Bu afet sonucunda bir çok bina yıkılmış ve çok daha fazlası ise az, orta ve şiddetli olmak üzere çeşitli derecelerde hasar görmüştür. Yıkılan binaların yerine yenisi son teknolojiye göre daha iyi durumlarda imal edilebilir. Yaşanan afetlerin ne zaman ve nerede tekrarlanacağı bilinmediğinden anlatılan konunun özellikle ilgili bölümlerin ders müfredatlarına konulmasının uygun olacağı düşünülmektedir.

KAYNAKLAR

* [1] Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik”, Başbakanlık Basımevi, Ankara, 1997 [2] Bayülke, N.,
* “Depreme Dayanıklı Betonarme ve Yığma Yapı Tasarımı”, İMO İzmir Şubesi, yayın No: 27, İzmir, 1998 [3] Bayülke, N., “Depremlerde Hasar Gören Yapıların Onarımı ve Güçlendirilmesi”,
* Yapı Malzemesi ve Deprem Araştırma Genel Müdürlüğü, Ankara, 1984 [4] Demir,A.,   * “Depremlerde   Hasar   Görmüş   Betonarme   Yapıların   Onarımı   ve Güçlendirilmesi”, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul, 1992 [5] Çatal, H.H.,
* “Depremden Hasar Gören Yapıların Onarım ve Güçlendirilmesi”, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü Deprem Araştırma
* Dairesi Deprem Araştırma Bülteni, Yayın No 68, Ankara, 1990 [6] Gürbüz,  A., 
* “Betonarme  Taşıyıcı  Sistemlerin Takviyesi ve Onarımı”,  Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya, 1990 [7] www.deprem.gov.tr   27 Haziran 1998 Adana-Ceyhan Depreminde Yapısal Hasar Bayülke N.
* [8] www.koeri.boun.edu.tr General Building Damage in Düzce-Bolu ,Beyen, K. * [9] İMO Antalya Şubesi, Deprem Fotoğrafları CD’ si.

Kaynak : DEPREM ARAŞTIRMA BÜLTENİ,SAYI:83, ANKARA, 2000