Deprem yönetmelikleri, yapılan devamlı çalışmalar, yaşanan depremler ile birlikte global olarak gelişen bilgi birikimi, güncel teknolojiler ve yaklaşımlar ile birlikte sürekli olarak güncellenmektedir. Örneğin, Türkiye Deprem Yönetmelikleri, 1998, 2007 ve son olarak 2019 yıllarında güncellenmiştir. Benzer şekilde ASCE de 2005, 2010 ve 2016 yıllarında güncel bilgi ve teknolojilere göre modernleştirilmiştir.

Diğer uluslararası yönetmelik ve şartnamelerde daha önceki yıllarda da kendine yer buluyor olmasına rağmen, deprem yalıtımı ile ilgili esaslar Türkiye Deprem Yönetmeliği’ne 2019 yılında ilk kez dahil edilmiştir. Böylece deprem yalıtımlı yapı tasarımının temel gereklilikleri ülkemiz koşulları için de belirlenmiştir. Birkaç küçük farklılık olsa da genel yaklaşım gereği hem deprem yalıtımlı hem de ankastre binaların (klasik yapı) tasarım esasları tüm bu deprem yönetmeliklerinde birbirlerine oldukça benzerdir.

Bu rapor, 2019 yılında yürürlüğe girmiş olan Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı için Esaslar (ya da kısaca Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği – TBDY2019) yönetmeliği özelinde, klasik ve deprem yalıtımlı yapıların tasarım ve performans hedefleri ile ilgili bilgileri özetlemektedir.

Tüm yönetmelik ve şartnamelerde klasik bir yapının tasarım depremi altında (2019 Türkiye Deprem Yönetmeliği’nde DD-2 olarak belirtilen seviye) hasar alacağı kabulü yapılır ve bu hasarın kontrollü bir şekilde oluşabilmesi için “kapasite tasarımı” denilen yöntem uygulanır. Kapasite tasarımı ile “kuvvetli kolon-zayıf kiriş” konsepti devreye girer ve yüksek sünekliğe sahip (ductile) yapılar elde edebilmek amacıyla özellikle kolon kiriş bağlantı noktalarındaki donatı yerleşimleri bu tasarıma uygun olarak ayarlanır. Bu sayede, tasarım depremi altında yapının hangi elemanlarında plastik mafsal (bir başka değişle hasar) oluşacağı belirlenmiş olur. Bunun sonucunda da tasarım depremi altında hasar görecek, ama insanların can güvenliğini sağlayacak (yıkılmayacak) yapılar tasarlanabilmektedir.

Deprem yönetmeliklerinde bulunan kuvvet azaltma katsayıları (R) tam da bu amaç için kullanılmaktadır. Yapının, deprem etkileri altında gerçekte hissedeceği kuvvetler belli bir oranda (seçilen R katsayısına göre) azaltılarak tasarım buna göre yapılır. Bu yaklaşımın temeli, yapısal elemanların “plastik” olarak davranacağı kısma geçeceği kabulüne dayanır. Yani, yapısal elemanlar deprem anında elastik davranmayacaklar ve hasar göreceklerdir. Bu hasar, kapasite tasarımı ile kontrol edilmekte ve binanın göçmemesi sağlanmaktadır. Tüm deprem yönetmelikleri, klasik yapılar için bu yaklaşımı benimsemektedir.

2019 Türkiye Deprem Yönetmeliği’nde dört adet tasarım depremi seviyesi belirlenmiştir. Deprem seviyelerinin açıklamaları Şekil 1’de gösterilmiştir. Binaların, deprem etkileri altında sağlayabileceği hedef performans seviyeleri Şekil 2’de, klasik bina tipine bağlı olarak binanın sağlaması gereken performans hedefleri ise Şekil 3’te sunulmuştur. Bu şekillerin tamamı 2019 yılında yürürlüğe girmiş olan Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı için Esaslar dokümanından alınmıştır.

Şekil 1’de yer alan maddelerden anlaşılacağı gibi, klasik bir yapının tasarım deprem düzeyi minimum DD-2 olarak belirlenir. Şekil 2’deki açıklamalara ve Şekil 3’te yer alan tabloya bakıldığında, tablonun (a) maddesinde yer alan “yeni yapılacak yerinde dökme betonarme” bir yapı için, yapının “ileri” performans hedefine göre tasarlanması halinde binanın performans hedefi hem DD-1 hem de DD-2 seviyelerindeki depremler için KH, yani Kontrollü Hasar, bir başka değişle “Can Güvenliği” olmaktadır. Bu, yönetmeliğin izin verdiği minimum hedeftir ve yapı sahibinin talebi üzerine daha ileri bir performans hedefi seçilebilecektir. Ancak, standart olarak yapılan tüm uygulamalar “Kontrollü Hasar” performans hedefi ile yapılmaktadır.

Yani, en güncel deprem yönetmeliğine tamamen uygun olarak tasarlanmış ve yine aynı yönetmelikteki tüm uygulama şartlarını da sağlayan klasik bir yapıda hem yapısal hem de yapısal olmayan elemanlar, kendi tasarlandığı depremi (DD-2) yaşadığı zaman hasar alacaktır (KH). Bu hasar düzeyi hafif, orta ya da ağır hasar olabilecektir ancak yapı yıkılmayacak ve içinde bulunan insanlar güvenle tahliye edilebilecektir. Yapı, deprem sonrası kullanılabilir durumda olmayacaktır. Hasar düzeyine bağlı olarak tamirat yapılması ya da tamamen yıkılması gerekebilecektir.

Klasik yapının aksine, deprem yalıtımlı bir yapıda R katsayıları çok düşük olarak alınır (1.2, 1.5 gibi). Bu sayede, yapısal elemanların tasarım depremini sıfır hasar ile atlatması sağlanır. Benzer şekilde, deprem yalıtım cihazları ve yalıtım cihazlarının altında kalan yapısal elemanlar (örneğin temel ve temel üstü kolonları) da maksimum deprem altında (2019 Türkiye Deprem Yönetmeliği’nde DD-1 olarak belirtilen seviye) tamamen elastik kalacak şekilde (R=1) tasarlanır. Böylece, yapının tamamında yapısal elemanlar (kolon, kiriş, temel, perde, döşeme) herhangi bir depremi sıfır hasar ile atlatırlar. Şekil 4’te, 2019 Türkiye Deprem Yönetmeliği’nde bulunan, deprem yalıtımlı binalar ile ilgili performans hedefleri yer almaktadır.

Şekil 4’te yer alan tablodan da görüldüğü gibi, deprem yalıtımlı yapılar, tasarım depremi olan DD-2 seviyesinde, yine “ileri” performans hedefi için KK (Kesintisiz Kullanım), yani sıfır hasar prensibi ile tasarlanır. Deprem yalıtım cihazları ve alt yapı ise daha da üstün olacak şekilde, o bölgede olması beklenen maksimum deprem altında dahi Kesintisiz Kullanım hedefi ile tasarlanırlar. Böylece, altyapı elemanları, yalıtım cihazları ve üst yapının kendisi, o bölgede beklenen maksimum depremi hasarsız olarak atlatır ve bina kullanımına devam eder.

Buna ek olarak, deprem yalıtımı binaya gelen kat ivmelerini de çok ciddi ölçüde azaltmaktadır. Bu, deprem yalıtımının temel çalışma prensibi ile açıklanabilir. Hem, yalıtım sisteminin büyük periyotlu oluşu hem de yalıtım cihazları ile elde edilebilen yüksek sönüm oranları sayesinde üst yapıda hissedilen ivmeler ve göreli kat ötelenmeleri çok düşük seviyelerde kalmaktadır. Bu da yapısal olmayan elemanların da olası bir maksimum depremi sıfır hasar ile atlatmasını sağlamaktadır. Bu davranışın detayları Şekil 5’te gösterilmektedir.

Yani, yönetmeliklere uygun olarak tasarlanmış ve uygulanmış deprem yalıtımlı bir yapı, o bölgede beklenen tasarım depremini tamamen hasarsız olarak atlatacaktır. Yapıda herhangi bir tamirat ihtiyacı olmamasının yanı sıra yapı kesintisiz olarak kullanıma devam edebilecektir.

Deprem şartname ve yönetmeliklerinde bulunan R katsayılarının yapı tasarımına etkisi ile ilgili bir gösterim Şekil 6’da bulunmaktadır. Bu şekil yaklaşık değerler için oluşturulmuştur ve her yapı için farklılık gösterebilecektir, ancak temel prensibi anlatmaktadır. Bu şekilde pembe eğri, bir bölge için oluşturulmuş olan ivme spektrumudur. Yeşil eğri, R katsayıları kullanılarak yapının süneklik düzeyine göre pembe eğrinin azaltılması ile elde edilen tasarım spektrumudur. Sarı eğri ise deprem yalıtımı uygulanmasının neticesinde, başka herhangi bir azaltma katsayısı kullanılmadan elde edilen ivme spektrumudur. Ayrıca, 10 kata kadar klasik bir yapının doğal periyotları da 1.5 saniyeleri geçmemekte, yani olası bir depremde en yüksek ivmeleri (ve dolayısıyla kuvvetleri) hissetmektedir. Deprem yalıtımı ise üst yapının periyodunu otomatikman 2 saniye ve üzerine büyütmektedir. Ek olarak %5’ler seviyesinde olan sönüm oranını da %20 ve üzerine çıkardığı için binaların tamamen elastik olarak tasarlanabilmesine olanak sağlamaktadır.

1- 2019 Türk Deprem Yönetmeliği’ne göre BKS = 3 sınıfına giren konut yapılarının tasarım depremi altında (DD-2) «kontrollü hasar» performans hedefini sağlamalıdır.

2- Eski adı ile «can güvenliği» olan bu performans seviyesi, binanın olası bir deprem sonrası sadece insanların tahliyesini hedeflemektedir.

3- Bu durum da binanın yüksek ihtimalle deprem sonrasında kullanılamaz, hatta güçlendirilemez hale gelmesi anlamına gelmektedir.

4- Deprem yalıtımlı binalarda ise beklenen performans hedefi tasarım depreminde (DD-2) «kesintisiz kullanım», en büyük depremde (DD-1) ise «kontrollü hasar»’dır.

5- Bu sebeple yalıtımlı binalar, depremden sonra hemen kullanılabileceği gibi yapısal ve yapısal olmayan hasar neredeyse oluşmayacaktır.

6- Yine bu sebeple yalıtımlı binalarda, bina içi muhteviyatı da hasar görmeyecektir.