Türkiye Prefabrik Birliği | Sayı: 152

MAKALE BETON PREFABRİKASYON EKİM 2024 ◆ SAYI : 152 11 Beton prefabrikasyon konusundaki öncü çalışmaları ile sektörün dünyada en önde gelen isimlerinden olan Prof. Dr. Robert Englekirk, 2003 yılında yayınlanan “Betonarme ve Önüretimli Binaların Depreme Göre Tasarımı” ki- tabında, kuvveti merkeze alan tasarım yaklaşımının, betonarme binaların dep- rem davranışını doğru yansıtmadığı fikrini savunmuştur (Englekirk 2003). Englekirk’e göre, dayanım sadece sta- tik durumlar için geçerli bir olgudur ve dinamik bir durum olan deprem etki- leri, ‘fiktif’ olarak hesaplanan kuvvetler yardımı ile statik bir duruma indirge- nemez. Dinamik davranış, davranışın kaynağı olan yer hareketinin yapıda yol açtığı yerdeğiştirme talebi üzerinden irdelenmelidir. Englekirk, depremsel- liğin spektral ivme ile değil spektral hız ile tanımlanmasını, elemanların boyutlandırmasının ‘hedef’ göreli kat ötelemesi baz alınarak yapılmasını, donatı miktarının ise tasarımcının ön- sezisi ile, yeterli sünekliği sağlarken yapısal hasarın istenmeyen boyutlara ulaşmasını engelleyecek şekilde belir- lenmesini önermiştir. Prof. Dr. Engle- kirk’ün liderlik ettiği çalışma grubu, bu önerileri destekleyecek şekilde analitik ve deneysel çalışmalar yapmış, 2017 yılında yayınladıkları raporda bu çalış- maları detaylı olarak anlatmıştır (Eng- lekirk vd. 2017). Bu çalışmada Kuvvet Bazlı Tasarım ’ın ana prensipleri özetlenmiş, bu yaklaşı- mın yapıların deprem davranışını doğ- ru temsil etmediğini iddia eden Hedef Bazlı Tasarım ’ın teorisi açıklanmıştır. Ayrıca iki tasarım yaklaşımı önüretimli tek katlı bir sanayi yapısı örneği üze- rinde karşılaştırılmış, tasarım sonuçları zaman tanım alanında doğrusal olma- yan analiz ile değerlendirilmiştir. 2. HEDEF BAZLI TASARIM Hedef Bazlı Tasarım’ın teorisini açıkla- mak için, Kuvvet Bazlı Tasarım’ın ana ilkelerinden bahsetmek gerekir. Kuvvet Bazlı Tasarım’ın esasları, ülkemiz- de Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018) Bölüm 4’te “Dep- rem Etkisi Altında Binaların Dayanıma Göre Tasarımı için Hesap Esasları” başlığı altında verilmiştir. Kuvvet Bazlı Tasarım yaklaşımında, bina taşıyıcı sistemi seçilir ve yapısal elemanların boyutları sezgisel olarak belirlenir. Daha sonra binanın doğal titreşim analizi yapılır. Binanın doğal titreşim özellikleri ve bulunduğu bölge- nin depremselliğine göre TBDY-2018 Bölüm 2.3’te verilen elastik ivme ta- sarım spektrumları kullanılarak spek- tral ivme katsayıları bulunur. Seçilen yönteme göre (Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ya da Modal Hesap Yöntemi) binanın tümüne etkiyen deprem yükü olan taban kesme kuvveti bulunur. Bu noktada, Hedef Bazlı Tasarım ile karşı- laştırma açısından üzerinde durulması gereken önemli bir nokta, taban kesme kuvveti hesabında, yapının süneklik kapasitesi ve dayanım fazlalığını ifade eden R ve D katsayılarıdır. Bu katsa- yılar, TBDY-2018 Tablo 4.1’de seçi- len yapı sistemine bağlı olarak verilir. Daha sonra hesaplanan taban kesme kuvveti kütle merkezlerine dağıtılır ve binanın statik hesabı yapılır. Binanın statik analiz sonuçlarına göre düzen- sizlik kontrolleri, göreli kat ötelemesi ve ikinci mertebe kontrolleri yapılır. Donatı miktarı ve detaylandırması çeşitli kombinasyonlar altında yapı- sal elemanlardaki iç kuvvetlere göre belirlenir. Kapasite tasarımı, kuvvetli kolon-zayıf kiriş kontrolleri, kuşatılmış- kuşatılmamış birleşimler gibi kontroller ile tasarım tamamlanır. Bu süreç Hedef Bazlı Tasarım ile karşılaştırmalı olarak Tablo 1’de gösterilmiştir. Önüretimli beton alanındaki öncü ça- lışmaları ile tanınan ABD’li akademis- yen ve mühendis Prof. Dr. Robert Eng- lekirk, kuvveti merkeze alan tasarım yaklaşımlarının bilimsel bir temele da- yanmadığını savunmaktadır. Englekirk bu tezini, en basit şekli ile Chopra’nın Dynamics of Structures kitabının Şekil 1.5.1’i ve hareket denklemi üzerinden açıklamaktadır. Aşağıda verilen şekil- de, m hareket eden kütleyi, u kütlenin yaptığı yerdeğiştirmeyi, f s ve f d sırası ile direnç ve sönüm tepkisini, p(t) ise zamana bağlı ve yer hareketinden kay- naklanan dış kuvveti temsil etmektedir. Englekirk’e göre: • Deprem esas olarak bir yer hareke- tidir ve yapıları kuvvete değil, yerde- ğiştirmeye maruz bırakır, • Bu yerdeğiştirme ve şekildeğiştir- meler kütleye bir kuvvet uygular, • Bu kuvvet kat ivmelerine yol açar, • Bu kat ivmeleri yapının dinamik davranışını tetikler, • Deprem kaynaklı hız ve yerdeğiş- tirmeler sistemin dinamik karakteri (doğal titreşim periyodları) ile ilgili- dir. Şekil 1. Hareket denklemi (Chopra 2001, Şekil 1.5.1)