Yapılarda Burulma Etkisi ve Deprem Performansına Etkileri
Özet
Burulma etkisi, yapıların deprem gibi dinamik yükler altında maruz kaldığı önemli bir davranış biçimidir. Yapının kütle merkezi ile rijitlik merkezinin çakışmaması durumunda oluşan burulma momenti, yapının farklı noktalarında düzensiz deformasyonlara ve dayanım azalmasına neden olabilir. Bu çalışma, burulma etkisinin nedenlerini, mühendislik tasarımına etkilerini ve deprem performansını nasıl değiştirdiğini ele almaktadır. Ayrıca, burulma etkisini minimize etmek için kullanılabilecek tasarım stratejileri ve yönetmeliklerin getirdiği sınırlandırmalar incelenmiştir. Sonuç olarak, burulma etkisinin dikkate alınmadığı tasarımların deprem dayanımını ciddi ölçüde azaltabileceği ve yapı güvenliğini tehlikeye atabileceği vurgulanmaktadır.
Giriş
Depremler, yapı mühendisliğinde en büyük tehditlerden biridir ve yapıların bu dinamik yükler altında nasıl performans gösterdiği büyük önem taşır (Chopra, 2017). Yapıların yatay deprem yükleri altında gösterdiği davranışlardan biri de burulma etkisidir. Burulma, yapının rijitlik merkezi ile kütle merkezinin çakışmaması sonucu, binanın düzensiz dönme hareketi yapmasıyla ortaya çıkar (Paulay & Priestley, 1992). Bu etki, özellikle asimetrik binalarda daha belirgindir ve yapı elemanlarının farklı seviyelerde zorlanmasına neden olabilir.
TBDY 2018’e (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği) göre, burulma düzensizliği, bir katın herhangi bir noktasındaki yerdeğiştirme miktarının, o katın ortalama yerdeğiştirme miktarına oranının belirli bir değeri aşması durumunda meydana gelir. Bu yönetmelikte burulma düzensizliği için belirli sınır değerler belirlenmiş olup, bu sınırların aşılması durumunda yapı tasarımında ek önlemler alınması gerekmektedir (TBDY, 2018).
Bu çalışmada, burulma etkisinin nedenleri, deprem performansı üzerindeki etkileri ve mühendislerin uygulayabileceği tasarım stratejileri ele alınarak incelenmiştir.
1. Burulma Etkisinin Nedenleri
Burulma momenti genellikle yapısal düzensizliklerden ve yüklerin düzensiz dağılımından kaynaklanmaktadır. Başlıca nedenleri şunlardır:
1.1. Kütle-Rijitlik Uyumsuzluğu
Bir yapının kütle merkezi ile rijitlik merkezi çakışmadığında, deprem yükleri nedeniyle binada dönme momenti oluşur (Taranath, 2016). Özellikle büyük açıklıklı binalarda ve farklı rijitliklere sahip yapı elemanlarının bir arada kullanıldığı durumlarda burulma etkisi daha belirgin hale gelir.
1.2. Asimetrik Plan Konfigürasyonu
Yapının geometrik olarak düzensiz tasarlanması, özellikle “L”, “T” veya “U” şeklindeki binalarda burulma momentini artırır (Paulay & Priestley, 1992). Bu tür yapılar, deprem yükleri altında daha fazla burulmaya maruz kalarak hasar görme riskini artırır.
1.3. Yapısal Rijitlik Dengesizliği
Yapının rijit elemanlarının (perde duvarlar, betonarme çekirdekler vb.) düzensiz yerleştirilmesi de burulma momentine neden olabilir. Özellikle perde duvarların binanın bir tarafına yoğunlaştırılması gibi tasarımlar, burulma etkisini artırarak yapının aşırı dönmesine yol açar (Chopra, 2017).
2. Burulma Etkisinin Deprem Performansına Etkileri
Burulma momenti, yapıların deprem performansı üzerinde doğrudan etkilidir. Bu etkiler şu şekilde sıralanabilir:
2.1. Taşıyıcı Elemanlardaki Farklı Gerilmeler
Burulma nedeniyle yapı elemanları düzensiz zorlanmalara maruz kalır. Bir yapının bazı bölgeleri aşırı yüklenirken, diğer bölgeleri daha az zorlanabilir. Bu durum, yapının belirli bölümlerinde ani kırılmaların ve çökme riskinin artmasına neden olabilir (FEMA, 2005).
2.2. Yanal Ötelemelerin Artışı
Burulma, kat seviyesinde düzensiz yanal ötelenmelere neden olur. Bu durum, yapı elemanlarının sınır dayanım kapasitelerinin aşılmasına sebep olabilir ve genel stabiliteyi azaltabilir (TBDY, 2018).
2.3. Sünekliliğin Azalması
Depreme dayanıklı yapı tasarımında süneklik büyük önem taşır. Burulma momenti, yapının belirli bölgelerinde aşırı gerilmeler oluşturarak sünek davranışı engelleyebilir ve gevrek kırılmalara yol açabilir (Paulay & Priestley, 1992).
3. Burulma Etkisini Minimize Etme Yöntemleri
Burulma etkisini en aza indirmek için mühendislerin bazı tasarım prensiplerine dikkat etmesi gerekmektedir.
3.1. Simetrik Plan Düzeni
Yapının geometrisinin simetrik olarak tasarlanması, rijitlik merkezinin kütle merkezi ile çakışmasını sağlayarak burulma momentini azaltır (Chopra, 2017).
3.2. Rijitlik Elemanlarının Dengeli Dağılımı
Perde duvarların ve rijit elemanların dengeli bir şekilde yerleştirilmesi, burulma momentini kontrol altına alabilir. Örneğin, perde duvarların binanın tüm köşelerine yerleştirilmesi, rijitlik dengesini sağlayarak burulmayı engeller (Taranath, 2016).
3.3. Yönetmeliklere Uygun Tasarım
TBDY 2018’e göre, burulma düzensizliği belirli sınırları aşan binalarda ek önlemler alınmalıdır. Bu kapsamda, yapıların burulmaya karşı dayanımını artırmak için deprem dayanım hesaplarında ek momentler göz önünde bulundurulmalıdır (TBDY, 2018).
Sonuç
Burulma momenti, yapıların deprem performansını doğrudan etkileyen önemli bir faktördür. Yapılarda kütle ve rijitlik merkezinin çakışmaması sonucu oluşan bu etki, taşıyıcı elemanlardaki düzensiz gerilmeleri artırarak yapı güvenliğini tehlikeye atabilir. Bu nedenle, burulma etkisinin minimize edilmesi için simetrik plan düzeni, rijitlik elemanlarının dengeli dağıtılması ve yönetmeliklere uygun tasarım gibi önlemler alınmalıdır. Mühendislerin burulma etkisini dikkate alarak tasarım yapmaları, yapı güvenliğini artırmada kritik bir rol oynamaktadır.
Kaynakça
- Chopra, A. K. (2017). Dynamics of structures: Theory and applications to earthquake engineering. Pearson.
- FEMA (2005). NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures. Federal Emergency Management Agency.
- Paulay, T., & Priestley, M. J. N. (1992). Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings. Wiley.
- Taranath, B. S. (2016). Structural analysis and design of tall buildings. CRC Press.
- Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) (2018).
Yazar: Erhan Baytak, Yüksek İnşaat Mühendisi, 2025 [Medeniyet Mühendisleri]
- 0 Yanıtlar
Üzgünüm, cevap bulunamadı.
Yanıtlamak için giriş yapın.