Deprem yönetmeliklerinin güncelleştirilmesi aşamasında, meydana gelen hasarlı depremlerde elde edilen tecrübeler kadar gelişen teknolojik ürünlerin sağlayacağı faydalar da önemli rol oynamaktadır. Yapı tasarımındaki bu gelişimin depremin yapı üzerinde yarattığı hasarların değişime uğramasına neden olduğu görülmektedir. Dolayısıyla deprem yönetmelikleri ile beraber yapısal hasar türlerinin oluşumu da zamanla farklılıklar göstermeye başlamıştır. Tasarıma esas düşey ve/veya yatay yüklerin paylaşımı, tasarıma göre şekillendiği için hasarlar da tasarım beklentilerine uygun olarak meydana gelmektedir. Tasarıma dönük ortaya çıkan bu farklılıklar aşağıda verilen resimlerde daha ayrıntılı olarak görülebilir. Örneğin, kesme dayanımı aşılan ve süneklik sorunu ile karşılaşılan ikinci mertebe etkilerinin etkili olduğu (yatay ve düşey yüklerin yine yatay ve düşey yönde hareket eden yapısal elemanlarda yarattığı ilave iç kuvvetler) köprü ayaklarında oluşan yapısal hasar, bu tip özellikli hasara örnek gösterilebilir (Resim 1a). Diğer bir tür özellikli hasar ise uygulama veya proje aşamalarında yeterli özen gösterilmeyen kısa kolonlara ait olan hasar türüdür. Kapasitesinden çok daha fazla yük taşıyacakmışçasına farkında olmadan oluşturulan kısa kolonlarda deprem sonrasında oluşan hasar, yapısal anlamda taşıyıcı sistemin olumsuz yönde etkilenmesine neden olarak çok daha tehlikeli sonuçların ortaya çıkmasına yol açacaktır (Resim 1b). Sıklıkla karşılaşılan diğer bir hasar türüne ise özen gösterilmeyen donatı detaylarından dolayı meydana gelen ve plastik mafsal oluşturarak yapısal stabilitenin olumsuz yönde değişimine neden olan kolon temel birleşim bölgelerinde rastlanmaktadır (Resim 1c).

Perde duvarlar ise depreme ve rüzgara dayanıklı yapı tasarımında önemli rol oynayan yapı elemanlarının başında gelmektedir. Bu tür taşıyıcı elemanların tasarımına dönük yönetmelik kurallarına mutlaka uyulması gerekmektedir. Aksi takdirde kendi eksenine dik yöndeki düzlem dışı burkulmalar veya kesme dayanımlarının aşılmasından ortaya çıkan türden yapısal hasarlarla karşılaşılacaktır (Resim 2a-c).

Perde duvarlardaki hasarlara benzer şekilde, kolonlarda da burkulmadan dolayı oluşan yapısal hasarlar deprem sonrasında gözlemlenmiştir. Bu hasarların bazıları kolonların narin olmasından ve bağlantı koşullarından kaynaklanan hasarlar olarak tanımlanmıştır (Resim 3a). Fakat narin sayılmayan kolon türlerinde de burkulma yükünün deprem hareketinden dolayı aşılması nedeni ile benzer hasarlar meydana gelmiştir (Resim 3b). Bazı binalarda ise yetersiz kesit ve donatı detaylandırması nedeni ile kolon burkulma hasarları tespit edilmiştir (Resim 3c).

Yenilenen deprem yönetmelikleriyle birlikte depreme dayanıklı tasarımda önemli bir parametre haline gelen perde duvarlar hasarın yoğun yaşandığı yapısal elemanlardır. Bu tür hasarlara ait en yaygın olanı yekpare perde duvarlara nazaran boşluklu perde duvarlarda görülenidir. Yekpare perde duvarlar çoğu zaman pencere veya kapı amaçlı olarak bırakılan boşluklar nedeni ile yapısal tasarımda iki ayrı perde parçası halinde değerlendirilir (boşluklu perde). Bu boşlukların sağında ve solunda yer alan perde duvarlar kısa açıklıklı bağ kirişleri ile birbirlerine bağlanır. Bu kirişlerin tasarımında perde duvar uç bölgelerindeki kesme kuvveti etkili olup tasarım ilkelerine uyulmadığı takdirde resimlerdekine benzer şekilde kesme çatlakları oluşacaktır (Resim 4a-b).

Güncellenen deprem yönetmelikleri ile birlikte depremin yaratacağı hasarların belli yapı elemanlarına veya bağlantı türlerine özel hale getirilmesi mümkün kılınmıştır. Resim 5’te yatay yüklere karşı ana taşıyıcı eleman olarak görev alan perde duvarın kapı ve pencere boşluklarından dolayı oluşan iki bölgesini birbirine bağlayan tipik donatılı bağ kirişi donatı detay resimleri yer almaktadır (Resim 5a-b).

İlerleyen teknoloji ve hesap yöntemleri ile beraber bir perde bölgesinden diğerine yatay yüklerden dolayı oluşan kesme ve eğilme kuvvetlerinin geçişini sağlayan yeni bağ kirişi detayları geliştirilmiştir. Resim 6’da sırası ile kompozit çalışan çelik profilden oluşan bağ kirişi, çelik levhalar ile güçlendirilmiş donatılı kiriş ile farklı kesit ve uygulama aşamasında bağlantı olanakları sunan bağ kirişlere ait resimler yer almaktadır (Resim 6a-d).

Bağ kirişlerdekine benzer şekilde depreme dayanıklı yapı tasarımında teknolojik gelişmelerin sağladığı kazanımlar, tasarımın bir parçası olarak farklı alanlarda kullanılmaktadır. Bunlardan belki de en önemlisine temel izolatörlerinin kullanımında rastlanmaktadır. Kullanılan izolatörler ile yatay hareket yeteneğine sahip daha esnek bağlantılı yapıların tasarımı gerçekleştirilmektedir (Resim 7a-b).

Daha esnek bağlantılı yapılar ile yatay yüklerden dolayı ortaya çıkacak iç kuvvetlerin ciddi oranda azalması sağlanarak tasarım ve konfor açısından daha güvenli bir yapı tasarımı amaçlanmaktadır. Resim 8’de kolonlarda kullanılan farklı izolatör uygulamalarına ait resimler yer almaktadır (Resim 8a-f). Resimlerden de görüleceği üzere izolatörler için yaygın olarak düşey taşıyıcı elemanların (kolon ve perde duvar) üst, orta veya alt bölgeleri seçilmektedir.

Teknolojik gelişimlerin bina tasarım ve uygulamasına dönük bir diğer örneğine kontrol sistemlerinde rastlanmaktadır. Yatay yüklerden oluşan iç kuvvetlerin yapısal elemanlarda yaratacağı etkileri azaltmak, yatay öteleme değerlerini sınır değerler arasında tutmak ve konfor düzeyini sağlamak amacı ile aktif ve pasif kontrol sistemleri uygulanmaktadır. Resim 9a’da çapraz bağlantılı bir sistemde kullanılan hidrolik sönümleyici kontrol sistemine ait detay yer almaktadır. Resim 9b, 9c ve 9d’de ise yüksek binaların yatay ötelenme değerlerini konfor seviyesine çekmek amacı ile başvurulan uygulamalara ait diğer örnekler bulunmaktadır. Bu örneklerden de görüleceği üzere, binada yatay yüklerden dolayı oluşan yatay ötelenme doğrultusuna karşı koyacak yönde hareket eden sistemler (kütle sönümleyiciler) mekanik ve hidrolik anlamda uygulanmaktadır. Böylelikle tasarım kabul edilebilir sınır değerler arasına getirilerek taşıyıcı elemanlara ait kesitlerde meydana gelecek ötelenmeye bağlı artışlar önlenmektedir.

Bu tip sistemler, kule tipi yüksek yapılarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Resim 10a ve b’de kullanıcının binanın yatay hareketinden dolayı oluşan salınımdan en az düzeyde etkilenmesi amacı ile kullanılan kontrol sistemine ait örnek yer almaktadır.

Teknolojik gelişimlerin tasarımda yarattığı faydalara diğer özellikli yapısal eleman ve bağlantılarda da rastlanmaktadır. Bu tür gelişimlerin amacı talebe uygun tasarımın başarı ile yerine getirilmesidir. Bu yüzden işveren tarafından mimari anlamda bina tasarımında talep edilenler, yapısal tasarım anlamında da çok bilinen türden uygulamaların talebe cevap verecek yönde değişimine neden olmaktadır. Bu değişim yapısal anlamda bazı yeni uygulamalara gidilmesini zaruri kılmıştır. Bunlardan ilki yüksek katlı binalarda karşılaşılan çok büyük eksenel yük değeri ile deprem veya rüzgardan dolayı oluşan yatay yükün yarattığı ortak bileşkenin kolonlara taşıtılması hususu ile ilgili olanıdır. Böylesine büyük yüklerin taşıtılmasında mimari taleplere de cevap verebilmek amacı ile çok büyük kesitli kolon (mega kolon) kullanımına gidilmiştir.

Mega kolonların mimari gereksinimleri karşılayacak şekilde boyutlandırılması ihtiyacı, betonarme ve yapısal çeliğin birlikte kullanılması zaruriyetini de beraberinde doğurmuştur. Böylelikle kompozit kolon ve kompozit perde duvarlar özellikle yüksek katlı binalarda kullanılmaya başlanmıştır.

Bu tür binalarda yatay yük aktarımı ve yatay yüklere karşı dayanım ise aranılan önemli tasarım parametrelerinden biri haline gelmiştir. Örneğin, çelik binalar için yatay yüklere karşı dayanımda en etkili uygulama türü olarak çapraz bağlantı türleri karşımıza çıkmaktadır. Çapraz bağlantı türlerinde kullanılan yapısal elemanların boyutları ve bağlantı detayları ise maruz kaldıkları yük miktarlarına bağlı olarak farklılık göstermektedir. Bazen detaylarda aktif sönümleyici olarak bir
yerine çoklu hidrolik sönümleyici içeren çapraz kullanımına bile gidilmektedir. Diğer tür çapraz bağlantılarda ise artan yatay yükün yarattığı etkiler bir yerine yine çoklu çapraz çelik yapı elemanlarla düşey taşıyıcı elemanlara aktarılmaktadır.

Bina tasarım özelliklerine göre karmaşıklaşan türden yapısal bağlantılar, mimari gereksinimler ve seçilen taşıyıcı sistem için de farklılık göstermektedir. Örneğin, düşey taşıyıcı çelik elemana yapılan farklı yönlerdeki çoklu çelik çapraz bağlantı türleri ile yine yüksek katlı çelik taşıyıcı sisteme ait bir binada kullanılan çelik levha ve kesitlerden oluşan perde duvar kullanımı bu tür uygulamalara verilebilecek örnekler arasında sıralanabilir. Çelik boru profilden üretilen kompozit kolon ile betonarme inşa edilecek temel bağ kirişine ait detay da benzer türden bir uygulama örneği içerir (Resim 11).

Sonuç
Mimari tasarımın, işlevsellik ve ekonomik parametrelerine bağlı özgür davranışından ödün vermeden yapısal tasarımı güvenle taşıtacak yöntemlere ait araştırma faaliyetleri devamlı geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu gelişime ait bazı önemli sayılacak teknolojik uygulamalara da bu yazıda özetle değinilmiştir. Yapısal tasarımın mimari ihtiyaçlara cevap verecek düzeyde ilerlemesi ve gerekli mühendislik hesaplamalarının teknolojik gelişmelere uygun olarak yürürlükteki deprem yönetmeliklerine dahil edilmesi güvenilir yapıların inşasını esas kılacaktır.

Teknolojik gelişmelerin yarattığı iyileştirme ve kolaylıkların farkındalığı sadece mühendislerin değil aynı zamanda kanun koyucuların da bütünleşik işleyiş anlayışına uygun olarak alması gereken bir husustur. Teknolojinin sağladığı faydaları tasarımda en uygun düzeyde kullanmak isteyen tasarımcılar hazırlanacak yönetmelikler ile yasal zeminde de mutlaka desteklenmelidir. Doğru çalışan sistemin çarklarından biri olmak işleyişi daha güvenilir ve itibar edilir bir zemine mutlaka taşıyacaktır.

Kaynaklar
Almufti, I., Hazleton, B., Davis, K., “Braced for the Future”, Modern Steel Construction, American Institute of Steel Construction, Nisan 2016.

Hamburger, R. O., “Facts for Steel Buildings No.3 – Earthquakes and Seismic Design”, American Institute of Steel Construction, 2009.

Kelly, J. M., “The Implementation of Base Isolation in the United States”, Earthquake Engineering, 10th World Conference, 6507-6517, Rotterdam, Hollanda, 1994.

Konishi, A., “Structural Design of Tokyo Sky Tree”, CTBUH 2011 World Conference, Seul, Güney Kore, 10-12 Ekim 2011.

Lahey, J., Wolf, M., Klemencic, R., Johansson O., “A Tale of Two Cities: Collaborative Innovations for Sustainable Towers”, CTBUH 8th World Conference, Dubai, BAE, 3-5 Mart 2008.

Marius, M., “Seismic Behaviour of Reinforced Concrete Shear Walls with Regular and Staggered Openings after the Strong Earthquakes between 2009 and 2011”, Engineering Failure Analysis, 34, 537–565, 2003.

Masaki, M., “Damage due to Earthquakes and Improvements of Seismic Performance of Reinforced Concrete Buildings in Japan”, 6 CNIS and 2CNISS, Bükreş, Romanya, 14-17 Haziran 2017.

Nieblas, G. M., “West Coast Boast”, Modern Steel Construction, American Institute of Steel Construction, Şubat 2017.

Qureshi, J., “Design of Slender Tall Buildings for Wind & Earthquake”, Regency Steel Asia Symposium on Latest Design & Construction Technologies for Steel and Composite, Steel-Concrete Structures, 09 Temmuz 2015.

Wong, R., “The Construction of Super High-Rise Composite Structures in Hong Kong”, City University of Hong Kong.

Fotoğraf Kaynakları
1. http://www.ibtimes.co.uk/kobe-earthquake-20thanniversary- facts-about-devastating-1995-great-hanshinearthquake- 1483786
2. https://www.eeri.org/1996/11/nazca/03-84/
3. https://pubs.usgs.gov/fs/2003/fs017-03/
4. http://db.concretecoalition.org/building/126
5. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S1350630713001908
6. https://www.ngdc.noaa.gov/hazard/icons/med_ res/3/3_70.jpg
7. https://nisee.berkeley.edu/elibrary/Image/R0997
8. https://www.quora.com/What-kind-of-structural-failureis-this
9. https://qph.ec.quoracdn.net/main-qimg-e43bd5da465865920783b74125d5af4b-c
10. http://libraryphoto.cr.usgs.gov/cgibin/show_picture.cgiID=ID.%20Alaska%20Earthquake%20no.%20%20%20%2019ct&SIZE=large
11. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630713001908
12. http://www.imo.org.tr/resimler/dosya_ekler/60ae1e088532ea5_ek.pdf?dergi=145
13. http://www.structuremag.org/?p=10611
14. http://www.structuremag.org/?p=458
15. http://www.structuremag.org/?p=458
16. http://architecturenow.co.nz/articles/making-acomeback/
17. http://news.engineering.utoronto.ca/kineticaengineering-safer-buildings-in-toronto-china-and-worldwide/
18. http://rba-global.com/en/proyectos/edificio-torre-del-sol/
19. http://www.sommainternational.com/it/prodotti/dispositivi-antisismici/isolatori-elastomerici-e-connucleo-in-piombo
20. https://awards.aurecongroup.com/project-awards/christchurch-art-gallery/
21. http://www.numeria-eng.it/w71-Base-isolatedhospital-in-North-Italy.php
22. http://www.gerb.in/index.phpid=553&no_cache=1&tx_photogals_elementid=1522&m
;tx_photogals_image=3&MP=503-614
23. http://www.structuremag.org/?p=10138
24. https://rebuildingmphs.wordpress.com/engineering-2/base-isolation/
25. https://rebuildingmphs.wordpress.com/engineering-2/base-isolation/
26. http://engineeringfeed.com/fluid-viscousdampers
27. https://www.nytimes.com/interactive/2015/08/06/realestate/Reducing-Skyscraper-Sway.html
28. http://www.ctbuh.org/LinkClick.aspxfileticket=1c%2FkHxuZ6Ig%3D&tabid=1323&language=en-US
29. http://www.slate.com/blogs/atlas_obscura/2014/11/17/the_tuned_mass_damper_of_taipei_101_in_taiwan.html
30. http://global.ctbuh.org/resources/papers/download/876-structural-design-of-tokyo-sky-tree.pdf
31. http://global.ctbuh.org/resources/papers/download/876-structural-design-of-tokyo-sky-tree.pdf
32. http://www.structuremag.org/?p=10138