Rehber · TBDY-2018 · Bölüm 3

Bölüm 3: Değerlendirme ve tasarım için genel esaslar

Bölüm 2 binanın hangi deprem etkisine göre tasarlanacağını tanımlıyordu. Bölüm 3 ise binanın kendisini sınıflandırır ve tasarım sürecinin çerçevesini çizer. Bu bölümün sonunda şu soruların yanıtı bellidir:

Bina ne kadar önemli? → BKS ve I
Binanın bulunduğu yerin deprem tehlikesi ve binanın önemi birlikte ne düzeyde? → DTS
Bina ne kadar yüksek? → BYS
Hangi depremde hangi hasar düzeyi hedefleniyor ve hangi yöntemle hesap yapılacak? → Performans hedefleri, DGT veya ŞGDT
Taşıyıcı sistemde kaçınılması gereken bir düzensizlik var mı? → A1–A3, B1–B3

Bu sınıflar sonraki bölümlerde sürekli kullanılır. Örneğin taşıyıcı sistem seçimi, izin verilen hesap yöntemleri ve yüksek bina koşulları DTS ve BYS’ye bağlıdır.

Bu bölümdeki sınıfları otomatik belirleyen araç: Deprem tasarım sınıfı ve bina yükseklik sınıfı

Bina kullanım sınıfı ve bina önem katsayısı (TBDY 3.1, Tablo 3.1)

BKS	Kullanım amacı	Örnekler	$I$
1	Deprem sonrası kullanımı gereken, insanların uzun süreli ve yoğun bulunduğu, değerli eşyanın saklandığı ve tehlikeli madde içeren binalar	(a) Hastaneler, dispanserler, sağlık ocakları, itfaiye, PTT ve haberleşme tesisleri, ulaşım istasyonları ve terminaller, enerji üretim/dağıtım tesisleri, valilik, kaymakamlık ve belediye binaları, ilk yardım ve afet planlama istasyonları · (b) Okullar ve eğitim binaları, yurtlar ve yatakhaneler, askeri kışlalar, cezaevleri · (c) Müzeler · (d) Toksik, patlayıcı, parlayıcı madde bulunan veya depolanan binalar	1.5
2	İnsanların kısa süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar	Alışveriş merkezleri, spor tesisleri, sinema, tiyatro, konser salonları, ibadethaneler	1.2
3	Diğer binalar	Konutlar, işyerleri, oteller, bina türü endüstri yapıları	1.0

Bina önem katsayısı $I$ , Dayanıma Göre Tasarım’da deprem yükü azaltma katsayısının içinde yer alır (Denk. 4.1):

R_a(T) = \frac{R}{I} \quad (T > T_B) \qquad\qquad R_a(T) = D + \left(\frac{R}{I} - D\right)\frac{T}{T_B} \quad (T \le T_B)

Yani $I$ büyüdükçe $R_a$ küçülür ve azaltılmış deprem yükleri artar. $I$ spektrumun kendisini değiştirmez. Bu nedenle $S_{DS}$ ve $S_{D1}$ BKS’den bağımsızdır.

Deprem tasarım sınıfı (TBDY 3.2, Tablo 3.2)

DTS, iki bilginin birleşimidir: DD-2 düzeyindeki $S_{DS}$ ve BKS.

DD-2 için $S_{DS}$	BKS = 1	BKS = 2, 3
$S_{DS} < 0.33$	DTS = 4a	DTS = 4
$0.33 \le S_{DS} < 0.50$	DTS = 3a	DTS = 3
$0.50 \le S_{DS} < 0.75$	DTS = 2a	DTS = 2
$0.75 \le S_{DS}$	DTS = 1a	DTS = 1

Rakam deprem tehlikesini gösterir. 1 en yüksek, 4 en düşük tehlikedir.
“a” harfi binanın BKS = 1 olduğunu gösterir.

Dikkat: Performans hedefi hangi deprem düzeyi için tanımlanmış olursa olsun, DTS her zaman DD-2 düzeyindeki $S_{DS}$ ile belirlenir.

Bina yüksekliği ve bina yükseklik sınıfı (TBDY 3.3)

Bina tabanı ve $H_N$ (3.3.1)

Deprem hesabında bina yüksekliği $H_N$ , bina tabanından ölçülür. Bina tabanının yeri iki koşula bağlıdır.

Bodrumlu bir binada aşağıdaki koşulların ikisi birden sağlanıyorsa, bina tabanı bodrum perdelerinin üst kotundaki kat döşemesidir:

(a) Rijit bodrum perdeleri binayı her taraftan veya en az üç taraftan çevreler.
(b) Her iki asal doğrultuda $T_{p,\text{tüm}} \le 1.1\, T_{p,\text{üst}}$ $T_{p, t \overset{u}{¨} m} \leq 1.1 T_{p, \overset{u}{¨} st}$ sağlanır.
- $T_{p,\text{tüm}}$ : bodrumlar dahil tüm binanın hakim periyodu
- $T_{p,\text{üst}}$ : aynı sistemin, zemin kat döşemesi dahil bodrum kütleleri hesaba katılmadan bulunan periyodu

Koşullardan biri bile sağlanmazsa ya da bina bodrumsuzsa, bina tabanı temel üst kotudur (3.3.1.2).

Çatının üzerindeki asansör makine dairesi gibi küçük kütleli uzantılar $H_N$ hesabında dikkate alınmayabilir (3.3.1.3).

Bina yükseklik sınıfları (Tablo 3.3)

BYS	DTS = 1, 1a, 2, 2a	DTS = 3, 3a	DTS = 4, 4a
1	$H_N > 70$	$H_N > 91$	$H_N > 105$
2	$56 < H_N \le 70$	$70 < H_N \le 91$	$91 < H_N \le 105$
3	$42 < H_N \le 56$	$56 < H_N \le 70$	$56 < H_N \le 91$
4	$28 < H_N \le 42$	$42 < H_N \le 56$	$42 < H_N \le 56$
5	$17.5 < H_N \le 28$	$28 < H_N \le 42$	$28 < H_N \le 42$
6	$10.5 < H_N \le 17.5$	$17.5 < H_N \le 28$	$17.5 < H_N \le 28$
7	$7 < H_N \le 10.5$	$10.5 < H_N \le 17.5$	$10.5 < H_N \le 17.5$
8	$H_N \le 7$	$H_N \le 10.5$	$H_N \le 10.5$

BYS = 1 olan binalar yüksek bina sayılır ve Bölüm 13’e göre tasarlanır (3.3.2.2).
Aynı yükseklikteki bir bina, deprem tehlikesi düşük bölgede daha büyük bir BYS numarası alır. Yani yükseklikle ilgili sınırlar orada daha gevşektir.

Bina performans düzeyleri (TBDY 3.4)

Düzey	Kısaltma	Taşıyıcı sistemdeki durum
Kesintisiz Kullanım	KK	Yapısal hasar yok ya da ihmal edilebilir
Sınırlı Hasar	SH	Sınırlı hasar; doğrusal olmayan davranış sınırlı
Kontrollü Hasar	KH	Can güvenliği sağlanır; hasar çok ağır değildir ve çoğunlukla onarılabilir
Göçmenin Önlenmesi	GÖ	İleri düzeyde ağır hasar, göçme öncesi durum; kısmi veya tam göçme önlenir

Performans hedefleri ve tasarım yaklaşımları (TBDY 3.5, Tablo 3.4)

Performans hedefi, belirli bir deprem düzeyinde (DD-1…DD-4) binanın hangi performans düzeyinde kalacağının tanımıdır. Hedefin sağlandığı iki yaklaşım vardır:

DGT (Dayanıma Göre Tasarım, Bölüm 4): Doğrusal elastik hesap yapılır ve elastik kuvvetler $R_a$ ile azaltılır. Kapasite tasarımı ilkeleri uygulanır.
ŞGDT (Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım, Bölüm 5): Hesap doğrusal olmayan yöntemlerle yapılır ve elemanlarda şekildeğiştirme sınırları kontrol edilir.

(a) Yeni yapılacak betonarme, önüretimli betonarme ve çelik binalar (BYS ≥ 2)

Deprem düzeyi	Normal hedef: DTS = 1, 2, 3, 3a, 4, 4a ve BYS > 3 olan 1a, 2a	İleri hedef: BYS = 2, 3 olan 1a, 2a
DD-3	–	SH, ŞGDT
DD-2	KH, DGT	KH, DGT (ön tasarım, $I = 1.5$ )
DD-1	–	KH, ŞGDT

(b) Yeni veya mevcut yüksek binalar (BYS = 1)

Deprem düzeyi	Normal hedef: DTS = 1, 2, 3, 3a, 4, 4a	İleri hedef: DTS = 1a, 2a
DD-4	KK, DGT	–
DD-3	–	SH, ŞGDT
DD-2	KH, DGT (ön tasarım)	KH, DGT (ön tasarım, $I = 1.5$ )
DD-1	GÖ, ŞGDT	KH, ŞGDT

(c) Mevcut betonarme, önüretimli betonarme ve çelik binalar (BYS ≥ 2)

Deprem düzeyi	Normal hedef: DTS = 1, 2, 3, 3a, 4, 4a	İleri hedef: DTS = 1a, 2a
DD-3	–	SH, ŞGDT
DD-2	KH, ŞGDT	–
DD-1	–	KH, ŞGDT

Tablodan çıkan önemli noktalar:

Sıradan yeni binalarda tek hedef vardır: DD-2’de KH, DGT ile. Günlük proje pratiğinin büyük kısmı bu satırdır.
“a” sınıfı yeni binalarda ileri hedef yalnız BYS = 2 ve 3 için geçerlidir. BYS > 3 olan, yani görece alçak bir hastane veya okulda normal hedef uygulanır. Önemli bina olma özelliği ise $I = 1.5$ ile hesaba katılır.
Yüksek binalarda DGT, DD-2 için yalnız ön tasarımdır. Kesin değerlendirme DD-1 altında ŞGDT ile yapılır.
Mevcut binaların değerlendirilmesi her durumda ŞGDT ile yapılır.

Diğer durumlar:

Yapı sahibi isterse daha ileri performans hedefleri seçilebilir (3.5.1.1).
Yığma, ahşap ve hafif çelik binalar DD-2 altında KH hedefini sağlar ve DGT ile tasarlanır (3.5.1.2, 3.5.2.3).
Tam ard-germeli önüretimli binalarda ön tasarım DGT ile, kesin tasarım 8.4.3’e göre ŞGDT ile yapılır (3.5.2.2).
Deprem yalıtımlı binaların hedefleri Tablo 3.5’te ayrıca verilmiştir.

Düzensiz binalar (TBDY 3.6, Tablo 3.6)

Düzensizlik, binanın deprem davranışını öngörülemez kılan ve tasarımından kaçınılması gereken durumlardır. Bazıları hesap yöntemi seçimini etkiler, bazıları ek modelleme ister, bazılarına ise hiç izin verilmez.

Planda düzensizlikler

Tür	Tanım	Sonuç
A1: Burulma	$\eta_{bi} = (\Delta_i)_{\max} / (\Delta_i)_{\text{ort}} > 1.2$ . Göreli ötelemeler ±%5 ek dışmerkezlik ile 4.7’ye göre hesaplanır.	Hesap yöntemi seçiminde etkendir (3.6.2.1 → 4.6)
A2: Döşeme süreksizliği	(I) Merdiven ve asansör boşlukları dahil boşluk alanı toplamı > kat brüt alanının 1/3’ü; (II) yük aktarımını güçleştiren yerel boşluklar; (III) döşemenin düzlem içi rijitlik veya dayanımında ani azalma	Döşeme, membran veya kabuk sonlu elemanlarla modellenir ve kuvvet aktarımı gösterilir (3.6.2.2)
A3: Planda çıkıntı	Çıkıntının iki doğrultudaki boyutlarının her ikisi de kat plan boyutunun %20’sinden büyük: $a_x > 0.2 L_x$ ve $a_y > 0.2 L_y$	A2 ile aynı modelleme koşulu (3.6.2.2)

Burulma katsayısında $(\Delta_i)_{\text{ort}} = \tfrac{1}{2}\left[(\Delta_i)_{\max} + (\Delta_i)_{\min}\right]$ alınır (Şekil 3.1).

Düşeyde düzensizlikler

Tür	Tanım	Sonuç
B1: Zayıf kat (betonarme)	$\eta_{ci} = (\sum A_e)_i / (\sum A_e)_{i+1} < 0.80$ , burada $\sum A_e = \sum A_w + \sum A_g + 0.15 \sum A_k$	$0.60 \le (\eta_{ci})_{\min} < 0.80$ ise $R$ katsayısı $1.25\,(\eta_{ci})_{\min}$ ile çarpılarak her iki doğrultuda binanın tümüne uygulanır. $\eta_{ci} < 0.60$ olamaz; zayıf kat güçlendirilir (3.6.2.3)
B2: Yumuşak kat	Bodrumlar dışında, bir kattaki ortalama göreli kat ötelemesi oranının üst veya alt kattakine oranı: $\eta_{ki} > 2.0$ . Ötelemeler ±%5 ek dışmerkezlikle hesaplanır.	Hesap yöntemi seçiminde etkendir (3.6.2.1 → 4.6)
B3: Düşey eleman süreksizliği	Kolon veya perdelerin bazı katlarda kaldırılıp kirişlere, guseli kolonlara ya da kolonlara oturtulması	Koşullar aşağıda (3.6.2.4)

B1 hesabında iki ayrıntı vardır:

İncelenen kattaki dolgu duvarı alanı toplamı bir üst kattakinden fazlaysa, $\eta_{ci}$ hesabında dolgu duvarları dikkate alınmaz (3.6.2.3).
4.9.1.3(b)‘de tanımlanan duvarlar için $A_k = 0$ alınır.

B3 koşulları (3.6.2.4):

(a) Kolonun konsol kirişe veya alttaki kolonun gusesine oturtulmasına hiçbir zaman izin verilmez.
(b) Kolon iki ucundan mesnetli bir kirişe oturuyorsa, 4.4.3’e göre düşey deprem hesabı yapılması yeterlidir.
(c) Üst kattaki perdenin altta kolonlara oturtulmasına hiçbir zaman izin verilmez.
(d) Perdenin kendi düzleminde bir kirişin açıklık ortasına oturtulmasına hiçbir zaman izin verilmez.

Uygun taşıyıcı sistem düzenlemesi (Bilgilendirme Eki 3A)

Ek 3A bağlayıcı değildir, bilgilendirme amaçlıdır. Ancak iyi bir deprem tasarımının özetidir:

Sadelik: Belirsizlikler karşısında davranışın öngörülebilir olması için taşıyıcı sistem sade ve basit olmalıdır.
Düzenlilik ve simetri: Planda simetri kütle ve rijitlik dışmerkezliklerini önler. Düşeyde ani rijitlik ve dayanım değişimlerinden (yumuşak veya zayıf kat) kaçınılmalıdır.
Fazla-bağlılık (hiperstatiklik): Bazı elemanlar devre dışı kaldığında yükü alacak yedek elemanlar bulunmalıdır. Yalnızca plan uzunluğu nedeniyle derz açmaktan kaçınılmalıdır; derzli bloklar depremde çarpışabilir.
Yeterli dayanım ve rijitlik: Elemanlar iki asal doğrultuda ve birbirine yakın rijitlikte düzenlenmelidir. Rijit elemanları bina çevresine yerleştirmek burulma rijitliğini artırır.
Süneklik: Sünek tasarım ve kapasite tasarımı ilkelerine titizlikle uyulmalıdır.
Döşeme rijitliği: Özellikle geçiş katlarında döşemeler, deprem kuvvetlerini düşey elemanlara aktaracak rijitlik ve dayanımda olmalıdır.

Çözümlü örnek

Bölüm 2 örneğindeki parselde (DD-2 için $S_{DS} = 1.026$ ) üç farklı bina düşünelim:

	Konut	Hastane A	Hastane B
BKS / $I$	3 / 1.0	1 / 1.5	1 / 1.5
DTS (Tablo 3.2)	1 ( $S_{DS} \ge 0.75$ )	1a	1a
$H_N$	24 m	24 m	50 m
BYS (Tablo 3.3, ilk sütun)	5 ( $17.5 < 24 \le 28$ )	5	3 ( $42 < 50 \le 56$ )
Performans hedefi (Tablo 3.4a)	Normal: DD-2 KH, DGT	Normal: DD-2 KH, DGT (BYS > 3)	İleri: DD-3 SH ŞGDT; DD-2 KH DGT (ön tasarım); DD-1 KH ŞGDT

Hastane A ile Hastane B aynı DTS’ye sahiptir. Fark yalnızca yükseklikten doğar: BYS = 3 olan Hastane B’de ileri performans hedefi ve ŞGDT zorunludur.

Karşılaştırma: Aynı 24 m’lik konut $S_{DS} = 0.30$ olan bir parselde olsaydı DTS = 4 olurdu. BYS ise Tablo 3.3’ün son sütunundan 6 çıkardı ( $17.5 < 24 \le 28$ ).

Örneği araçta açın: Hastane B

B1 örneği: Bir betonarme binada en küçük dayanım düzensizliği katsayısı $(\eta_{ci})_{\min} = 0.70$ bulunsun. Bu değer 0.60–0.80 aralığındadır. Bu durumda $R$ katsayısı her iki doğrultuda binanın tümü için $1.25 \times 0.70 = 0.875$ ile çarpılır.

Sık yapılan hatalar

DTS’yi DD-2 dışındaki bir düzeyin $S_{DS}$ değeriyle belirlemek. Performans hedefi DD-1 veya DD-3 içerse bile DTS için DD-2 kullanılır.
$H_N$ ‘yi yanlış tabandan ölçmek. Bodrum koşullarının ikisi birden sağlanmadıkça taban temel üst kotudur. Periyot oranı koşulu ( $T_{p,\text{tüm}} \le 1.1\,T_{p,\text{üst}}$ ) çoğu zaman kontrol edilmeden geçilir.
“a” sınıfındaki her binada ileri hedef uygulandığını sanmak. Yeni binalarda ileri hedef yalnız BYS = 2 ve 3 için geçerlidir.
$I$ katsayısını spektruma uygulamak. $I$ , $R_a$ üzerinden azaltılmış yüklere girer (Denk. 4.1). $S_{ae}(T)$ ‘yi $I$ ile çarpıp ardından bir de $R_a$ içinde kullanmak, önem katsayısının iki kez hesaba katılması demektir.
Burulma ve yumuşak kat kontrolünü ek dışmerkezlik olmadan yapmak. Her ikisinde de ±%5 ek dışmerkezlik zorunludur.
Yumuşak kat kontrolünü bodrum katlarda yapmak. B2 tanımı bodrum katları dışarıda bırakır.
Sınır değerlerde yanlış sınıfa geçmek. Tablo 3.2’de alt sınır dahildir ( $S_{DS} = 0.75$ → DTS = 1). Tablo 3.3’te üst sınır dahildir ( $H_N = 28$ m → BYS = 5).

Uluslararası yönetmeliklerle kısa karşılaştırma

ASCE 7: BKS/ $I$ yapısı ASCE 7’deki Risk Category ve $I_e$ ile benzerdir. DTS ise ASCE 7’deki Seismic Design Category’ye (SDC A–F) karşılık gelir. Ancak SDC hem $S_{DS}$ hem $S_{D1}$ ile belirlenir, TBDY’de ise yalnız $S_{DS}$ kullanılır. Yükseklik sınırları ASCE 7’de taşıyıcı sistem tablosunda sistem türüne göre verilir. TBDY’de bu sınırlar BYS üzerinden ayrı bir sınıflandırma olarak tanımlanır.
Eurocode 8: Önem sınıfları (I–IV) ve önem katsayısı $\gamma_I$ benzer bir işlev görür. EC8’de DTS benzeri ayrı bir sınıf yoktur; düşük sismisite durumu tasarım ivmesine bağlı eşiklerle tanımlanır. EC8’deki planda ve düşeyde düzenlilik kriterleri ise davranış katsayısını ve hesap yöntemini etkiler. Bu yönüyle TBDY’deki A1–B3 düzensizliklerine benzer.
Performansa dayalı yaklaşım: TBDY’deki KK/SH/KH/GÖ düzeyleri, ASCE 41’deki Immediate Occupancy / Life Safety / Collapse Prevention düzeylerinin mantığını izler. Mevcut binaların ŞGDT ile değerlendirilmesi de ASCE 41 yaklaşımına yakındır.

Ayrıntılı karşılaştırmalar ilerleyen aşamada ayrı sayfalarda ele alınacaktır.