04 Eki

Yapının Deprem Kuvvetine Göre Modellenmesi

EĞİTİM, YÖNETMELİK

Deprem

Mühendis olarak (inşaat mühendisi), tasarım depremimiz neyse onun şidddetli depreme tekabül ettiğini bilmemiz gerekir. Hesaplarımızda şiddetli depremde binamızın büyük zarar göreceğini kabul ediyoruz. Binamızı zarar görmesi için tasarlıyoruz. Ama asla yıkılmayacak! Bu nokta önemli. Vatandaşı da kandırmamak gerekir. Depremde bir şey olmaz, taş gibi bina demek doğru olmaz. Yaptığımız hesap yönetmeliğe uygunsa, şiddetli deprem olduğnda yapımız esaslı bir hasar görecektir. Ama yapımızın esaslı hasar görmesi bizim kötü mühendis olduğumuz anlamına gelmez. Tam tersi görevini yapmış mühendis sınıfına gireriz. Çünkü öngörümüz neyse depremden sonra gerçekleşiyor ama can kaybı olmuyor. Aklınıza şu gelebilir: O zaman neden binamız zarar görsün diye projelendiriyoruz? Cevap ekonomik sebepler. Eğer binanız hiç zarar görmesin derseniz R=1 ALIR HESABINIZI YAPARSINIZ. Binanız zarar görmez. Ama kesitleri donatıları düşünün. Oturun bir deneyin R=1 alıp proje yapın.

Yapının Deprem kuvvetine göre modellenmesi – sayısal örnek

İnşaat mühendislerinin, yapı projelendirme aşamasındaki en büyük derdi yatay yüklerdir. Muhtemelen yatay yükler olmasaydı inşaat mühendisliğini icraa etmek daha kolay olacaktı. En sık rastladığımız yatay yük kaynağı bildiğimiz üzere depremlerdir. Yapı dizaynlarımızı domine eden deprem yüklemeleridir. Zaten bu yüzdendir ki ülkelerin yönetmelikleri deprem kuvvetleri baz alınarak hazırlanır.
Deprem hareketi esnasında yapıda ivmeler oluşur. Yer ivmesi ile yapıda oluşan ivmeler farklıdır. Esas olan yapıda oluşan ivmelerdir. Çünkü yapıda doğan kuvvetleri, yapıda oluşan ivmeler oluşturur. Deprem kuvveti dediğimiz kuvvet dışarıdan yapıya etkiyen kuvvet değildir. Deprem kuvveti dediğimiz kuvvet yapının oluşturduğu atalet kuvvetleridir. Biz basitlik olsun diye sanki dışarıdan etkiyormuş gibi idealize eder, vektörel gösteririz.
İnşaat mühendislerinin görevlerinden ikisi de budur. Yapıda ne kadarlık bir deprem kuvveti oluşur ve yapı bu kuvvete ne şekilde karşı koyar.
Bir deprem hareketi meydana geldiğinde, yapıda ivme meydana gelir ve yapıda kuvvet oluşur (F=m x a ). Deprem yapıdan bu kuvvet büyüklüğüne göre bir istemde bulunur. Yapının depremin bu isteğini karşılaması gerekir. Eğer yapı depremin bu istemini birebir karşılayabilirse yapı hasarsız ayakta kalabilir. Yapının depremin bu istemine karşı gösterdiği tepki ise yapının sunumudur. Deprem ister, yapı sunar. Ancak bu sunum her zaman depremin istemini karşılamaz. Yapı depremin bu isteminin bazen tamamını karşılar bazen belli bir oranını karşılar. Sayısal bir örnekle deprem istemini ve yapının sunumunu açıklayalım:
100 ton ağırlığındaki bir yapıda deprem hareketinin , yapı üzerinde 0.5 g kadar bir ivme oluşturduğunu düşünelim. Bu ivme yapıda F=m x a gereği f=100 x 0.5=50 tonluk bir yatay kuvvet oluşturur. Yani bu 50 ton depremin yapıdan istemidir. Deprem yapıdan 50 tonluk bir dayanım talep etmektedir (hasar vermemek için). Siz yapınızı tam 50 ton dayanıma sahip olacak şekilde dizayn ederseniz yapınız depremde hiç hasar görmez. Yapı elastik bölgede çalışır. Ancak yapınızı direkt depremin istediğine göre dizayn ederseniz ekonomik olmaz.Büyük kesitlerle uğraşmak zorunda kalırsınız. Bu yüzden yapınızın sunumunu 50 ton değil de, 30 ton, 20 ton, 10 ton olarak ayarlamaya çalışırsınız. Yani deprem sizden 50 ton istiyor ama siz ona 10 ton sunuyorsunuz. Bu isteme göre bu sunum mümkündür. Yani 50 tonluk isteme göre 10 tonluk sunum mümkündür. Ancak her şeyin olduğu gibi bunun da bir bedeli vardır. Eğer siz 50 tonluk isteğe 10 tonluk bir sunumla karşılık veriyorsanız aradaki fark yapının şekil değişikliğine uğraması ile karşılanır. Yani yapınız hasar görecektir. İşte bu eksik sunumun bedelide yapınızı hasar görmesi olacaktır. Deprem istemi ile sizin sunumunuz arasındaki fark ne kadar büyük ise yapınızın hasar ihtimali o kadar fazladır. Mühendis olarak da zaten biz yapımızın ne kadar hasar görecegini belirleriz ve ona göre bir sunum planlarız. Yönetmeliğimizde zaten belli hasara göre bizim sunum yapmamıza izin vermektedir. Düşününüz neden deprem kuvvetini 7’ye 8’e bölüyorsunuz? Deprem sizden bir istemde bulunuyor, sizde bu istemi 7’ye 8’e bölerek bir sunumda bulunuyorsunuz. Yani baştan hasarı kabul ediyorsunuz. Eğer hasar can kaybına neden olmayacak bir hasarsa problem olmaz. Hesap esası da buna dayanır. Yapınızda ne kadar az hasar olmasını isterseniz deprem istemi ile sizin sunumunuz arasındaki fark o kadar küçük olmalıdır. Eğer 50 tonluk istemde yapınız 50 ton sunuyorsa hasar olmaz. 40 ton sunuyorsa biraz hasar olur, 30 ton sunuyorsa hasar büyür, 20 ton sunuyorsa hasar biraz daha büyür.

İNŞAAT HESABINI ÜCRETSİZ OLARAK DENEMEK İSTER MİSİNİZ?

Yapı Yaklaşık Mali… 04/10/2019 Yeşil Defter ve Ata… 04/10/2019