İnşaat Dünyası Dergisi Kahramanmaraş’taki 7,7 ve 7,6’lık depremler sonrası Mart-Nisan 2023 sayısında “Deprem Özel Sayısı” hazırladı. Sektör paydaşlarına ve bilim insanlarına depreme dirençli kentler ve binalar için görüş ve önerilerini sorduk. Deprem İzolasyon Derneği Başkanı Dr. Bahadır Şadan, “Afet bölgesinde deprem izolatörlü 11 hastanemiz depreme karşı yüksek performans gösterdi. Afet bölgesindeki deprem izolatörlü 11 hastane kendini kanıtladı” dedi.
Türkiye’de 11 ili vuran depremler bir kez daha bina güvenliğini gündeme taşıdı. Güvenli yapılarda deprem izolatörlerinin önemini Deprem İzolasyon Derneği Başkanı Dr. Bahadır Şadan ile konuştuk. Şadan, “Afet bölgesinde deprem izolatörlü 11 hastanemiz depreme karşı yüksek performans gösterdi. Afet bölgesindeki deprem izolatörlü 11 hastane kendini kanıtladı” dedi.
Deprem İzolasyon Derneği olarak öncelikle deprem bölgesinde izolatörlü 11 hastanede inceleme yaptık. Daha sonra Kahramanmaraş ve Gaziantep’te afet bölgesini dolaştık ancak detaylı bina inceleme olayına girmedik. Afet bölgesindeki hasarlı binaların genel durumunu zaten biliyoruz. Deprem bölgesine Elazığ’ı da dahil edersek, bölgede toplam 12 adet izolatörlü hastane bulunuyor. Onların hepsini dolaşarak, inceleme şansımız oldu. İzolatörlü hastanelerde, hatalı uygulama kaynaklı, mimari yapıya etki eden, ufak hasarlar tespit ettik. Ancak diğer binalar ve izolatörlü olmayan devlet hastaneleriyle karşılaştırdığımızda, deprem izolatörü olan hastanelerin depreme karşı çok yüksek bir performans gösterdiğini söyleyebilirim. Bölgedeki deprem izolatörlü hastanelerin kendilerini kanıtladıklarını rahatlıkla söyleyebiliriz.
Geleneksel (konvansiyonel) yöntemlerle inşa edilmiş binalar deprem esnasında deprem enerjisini, kolon – kiriş gibi yapısal elemanlarında oluşan hasar ile sönümler. Deprem yönetmeliğine göre inşa edilmiş bir bina aslında depremde hasar görecek şekilde tasarlanır. İnşaat mühendisleri “kapasite tasarımı” (capacity design) dediğimiz bir tasarım felsefesi ile depremde oluşacak bu hasarın yeri ve miktarını sınırlamak ile yükümlü. Ulusal ve uluslararası bütün deprem yönetmeliklerinde, yapısal tasarımdaki öncelikli amaç bina yıkılmadan binada yaşayanların can güvenliğinin sağlanmasıdır. 2007 yılındaki deprem yönetmeliğinde (Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik) bu performans hedefi “can güvenliği” olarak tanımlanırken, 2018’deki deprem yönetmeliğinde (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği) bu performans hedefi “kontrollü hasar” olarak tanımlandı.
Bu daha açık olarak şu anlama geliyor. Çok yüklü paralar vererek satın aldığınız, deprem yönetmeliğine %100 uyumlu olarak inşa edilmiş bir konut, bina, ofis vb., satın alışın ardından olacak kuvvetli bir depremde bir daha kullanılamayacak şekilde hasar görebilir veya güçlendirilmesi gerekebilir. Bina tamamen yıkılmadığı sürece ne mühendise ne inşaat firmasına dava açabilirsiniz. Çünkü geleneksel yöntemler ile inşa edilen binalar kuvvetli yer hareketlerinde hasar görecek şekilde tasarlanırlar.
Sismik izolasyonlu bir yapı ise geleneksel binaların tasarlandığı deprem seviyesini “sıfır” hasar ile atlatır. Bu deprem seviyesinde ne binanın taşıyıcı sisteminde ne de muhteviyatında bir hasar beklenmez. Hatta sıradan binaların tasarlandığı deprem düzeyinin yaklaşık 1.5 katı büyüklüğünde olacak bir depremde de izolatörlerde bir hasar olmaması beklenir. Bu kadar büyük, coğrafyada değişikliklere yol açabilecek bir depremde, hemen hemen tüm binalar ağır hasar görüp yıkılırken, deprem izolatörlü binalarda onarılabilir düzeyde hasar görmek mümkün olacaktır. Tabi bu bahsedilenlerin hepsi doğru bir mühendislik ve kontrollü üretim ile mümkün.
Deprem izolasyonunu çok basit olarak yapının zemin ile bağlantısını keserek, yapıyı depremin yıkıcı etkisinden sakınmak olarak tanımlayabiliriz. Deprem izolatörleri ise, yapı ile zemin arasına yerleştirilen yatayda oldukça esnek, düşeyde ise yapı ağırlığını taşıyacak kadar rijit yapısal mesnetlerdir.
Literatürde deprem izolasyonu yerine deprem yalıtımı, sismik izolasyon, taban yalıtımı veya taban izolasyonu gibi isimler kullanılabiliyor. Benzer şekilde deprem izolatörleri yerine sismik izolatör, yalıtım birimi, taban izolatörü gibi isimler de kullanılıyor.
Kaç çeşit deprem izolatörü var?
Aslında onlarca tip deprem izolatörü var. Fakat yaygın olarak en çok kullanılan iki tip izolatör bulunuyor. Bu iki ana tip izolatör kendi içerisinde de alt sınıflara ayrılıyorlar.
i. Kauçuk (Elastomer)Deprem İzolatörleri (Yalıtım Birimleri)
a. Yüksek Sönümlü Kauçuk İzolatörler (High Damping Rubber Bearings)
b. Kurşun Çekirdekli Kauçuk İzolatörler (Lead Rubber Bearings)
ii. Eğri Yüzeyli Sürtünmeli Deprem İzolatörleri (Yalıtım Birimleri)
a. Tek eğri yüzeyli sürtünmeli izolatörler (Single concave surface friction pendulum)
b. Çift eğri yüzeyli sürtünmeli izolatörler (Double concave surface friction pendulum)
c. Üç eğri yüzeyli sürtünmeli izolatörler (Triple friction pendulum)
Aslında bunun net olarak bir cevabı yok. Her izolatör tipinin duruma göre artıları ve eksileri olabiliyor. Genel olarak her izolatör tipi ile ilgili görüşlerimi şöyle özetleyebilirim:
Yüksek sönümlü kauçuk üretimi, yıllarca sürecek araştırma geliştirme çalışması gerektiren bir iş. Sönüm oranı %100 kayma birim şekil değiştirmesinde sönüm oranı %10 un üzerinde olan elastomerler yüksek sönümlü olarak adlandırılıyor. Yüksek kalite ve mühendislik gerektiren bir iş olduğu için üretici sayısı sınırlı. Aynı zamanda uygulamada mühendislik hesapları da diğer izolatörlere göre zor olduğu için çok tercih edilmiyor. Kauçuk izolatörler arasında en çok kullanılan kurşun çekirdekli kauçuk izolatörlerdir. Burada yapısal tasarım için ihtiyaç duyulan ek sönüm izolatörün içerisine yerleştirilmiş kurşun tıpanın elastik ötesi şekil değiştirmesi ile sağlanıyor. Bu tip izolatörlerin üretimi ve mühendislik hesapları nispeten daha kolay olduğu için çok daha fazla uygulama alanı buluyor. Kauçuk izolatörler genel olarak uygulama sonrası bakım gerektirmedikleri (veya minimum oranda) için avantajlı oluyorlar. Ayrıca suya maruz kalması muhtemel (su problemi olan temeller) yerlerde de bu tip izolatörler tercih edilebilir.
Çelik sürtünmeli izolatörlerin ise iki büyük avantajı bulunmaktadır. Bunlardan ilki burulma düzensizliği olan binalarda, sürtünme doğası gereği ağırlık merkezi ile yalıtım sistemi rijitlik merkezi çakıştığı için ek hesaba gerek yoktur. Bir diğeri de yalıtım sistemi özellikleri (etkin periyot, sönüm, etkin rijitlik, izolatör yer değiştirmesi vb.) üst yapı ağırlığından bağımsız olarak hesaplanabilmektedir. Tüm parçaların üretimi daha kolaydır fakat piyasadaki tüm kayıcı malzemeler patent hakları ile korunmaktadır.
Deprem izolasyonu uygulamasının çok pahalı olduğu, dolayısı ile sadece önemli binalarda uygulanabileceği ile ilgili yanlış bir kanı vardır. Özellikle yerli üretim, yerli mühendislik ve Türkiye’de mevcut test merkezlerinin de kullanımıyla birlikte deprem izolasyonu uygulamalarının maliyetleri büyük oranda düştü. Sismik izolasyon maliyeti kullanılan izolatör tipine, binanın büyüklüğüne, bölgenin depremselliğine bağlı olarak değişmekle birlikte, yaklaşık olarak bina yeniden yapım maliyetinin %5’i ile %10’u arasında değişeceği söylenebilir. Bu maliyet de konutun ve mülkün satış maliyetleri ile karşılaştırıldığında, alıcının fark edemeyeceği kadar düşük bir artışa denk geliyor.
Mühendislikten, üretime ve izolatörlerin testine kadar deprem izolasyonunun her safhası Türk mühendisler tarafından gerçekleştirilebiliyor. Türkiye’de hali hazırda iki tane yerli ve milli üreticimiz bulunuyor. Ayrıca yabancı bazı üreticilerin de Türkiye’de üretim yaptıkları fabrikalar var.
Sismik izolasyon sistemleri yeni binalarda uygulanabildiği gibi belli koşulları sağlayan binalarda deprem güçlendirme yöntemi olarak da kullanılabiliyor. İster yeni yapı olsun ister güçlendirme olsun, sismik izolasyon sistemleri kullanılan binalar, geleneksel yöntemlerle inşa edilmiş binaların aksine tasarım depremini hasarsız veya minimum onarılabilir hasar ile atlatacaktır.
Şunu baştan belirteyim. Deprem izolasyonu her binaya uygulanmaz. Biz özellikle 10 kat üzeri binalarda uygulanmasını sağlıklı bulmuyoruz. Deprem izolasyonu uygulanacak binalarda ise ilk ve en önemli koşul binanın yalıtım düzlemi üzerinde yer alan kısmının (üst yapı) çevresinin, izolatörlü binanın hareketine izin verecek miktarda açık olması gerekiyor. Yani kısaca bitişik nizam binalara uygulama mümkün değil. Binanın etrafında her yönde en azından 30-40 cm bir boşluk gerekiyor. Bitişik nizam binalarda ada bazlı çözüm yapılabilir ama bunun için tüm adadaki binalara uygulama yapılması şart. İzolatörün etkinliğinin daha az olduğu yüksek katlı binalarda (bina hakim titreşim periyotlarının 1.5 saniye ve üzeri olduğu binalarda) ve binanın plandaki kısa kenar uzunluğunun bina yüksekliğine oranının çok düşük olduğu narin binalarda deprem izolatörleri tek başlarına yeterli olmayabilir. Üst yapıda ilave sönümleyiciler veya farklı çözümlerin bir arada kullanılması gerekebilir.
Güçlendirmede esas hedef, tüm güçlendirme çalışmalarının deprem izolatörlerinin yerleşeceği kat ve altında (Ör.bodrum kat) olmasıdır. Yani örnek olarak bodrum kat kolonları üzerine yerleştirilen izolatörlerin olduğu bir uygulamada, üst katlarda herhangi bir güçlendirme yapmadan tüm çalışmaların bodrum katta yapılması istenir. Eğer mevcut binanın beton dayanımı çok düşük veya standart sapması çok yüksekse, taşıyıcı eleman boyutları (kolon, kiriş) çok ufak veya çok az donatı var ise bu mümkün olmayabiliyor. Genel olarak 2000’li yıllarda inşa edilen binaları, güçlendirme amaçlı uygulama için aday olarak görebiliriz. Deprem izolasyon sistemleri ile güçlendirmeye uygun olup olmadıkları detaylı inceleme sonrasında belli olacaktır. Deprem izolasyon sistemlerinin güçlendirme amaçlı kullanılması, yeniden yapımda kullanılmasından çok daha maliyetli ve süreci uzun bir işlemdir. Yapıya özel bir çok özel detay geliştirilmesini gerektirir.
Bodrum katı olmayan binalarda güçlendirme amaçlı uygulanamaz değil fakat daha maliyetli olur. Bunun İtalya’da örnekleri mevcut.
Türkiye’de bilinen ilk deprem izolasyon uygulaması Tarsus – Adana – Gaziantep Otoyolu’ndaki Atatürk Viyadüğü’nde yapıldı. Bunu 1999 Düzce Depremi’nde hasar gören Bolu viyadükleri ve Atatürk Havalimanı Dış Hatlar Terminali binaları takip ediyor. Günümüze kadar birçok hastane, havalimanı ve veri merkezinde deprem izolasyonu uygulamasını görebiliriz.
Türkiye’de deprem izolasyonu uygulamalarındaki artış esas olarak 2013 yılında Sağlık Bakanlığı tarafından yayınlanan genelge ile 1. ve 2. derece deprem bölgelerinde 100 yatak ve üzeri tüm kamu hastanelerinde deprem izolasyonunun zorunlu tutulması ile başladı. Okullar ve kamu binalarında ise zorunlu değil. Türkiye’deki birçok veri merkezi deprem izolatörlü olarak inşa edildi.
Konutlarda ilk uygulama İstanbul’un Silivri ilçesine bağlı Selimpaşa’da bulunan Aykent Loft adındaki toplam 4 katlı binadır. İstanbul’un Tekirdağ sınırına yakın bir tatil beldesinde yer alan konut binası, Deprem İzolasyon Derneği eski başkanlarından Eren Kalafat tarafından deneme amaçlı inşa edildi.
Yine İstanbul’da Başakşehir’de Olimpiyat Stadyumu’nun ve deprem yalıtımlı Başakşehir Çam ve Sakura Hastanesi’nin hemen yanında, deprem izolatörlü 16 bloktan oluşan Mavera Comfort adında bir konut projesi daha inşa edildi.
Benzer şekilde konutlardaki ilk deprem izolasyonu ile güçlendirme uygulaması ise İstanbul’un Kadıköy ilçesinde Moda semtinde bulunan bir apartman. Kentsel dönüşüme girdiğinde büyük alan kaybı yaşanacak ve en üst iki katını kaybedecek bina, bodrum katta gerçekleştirilen deprem izolasyonu uygulaması ile aynen korundu. Ancak Türkiye’de inşaat maliyetini artırdığı için müteahhitler deprem izolasyonuna pek sıcak yaklaşmıyor. Ancak bu depremler sonrası deprem izolasyonlu yapılara daha sık rastlayacağız.
Bir diğer deprem ülkesi olan Japonya sismik izolatörle inşa edilen bina sayısı bakımından dünyada ilk sırada yer alıyor. Japonya’da iki katlı villa tarzı binalarda bile sismik izolatör kullanılıyor. Gökdelen benzeri yüksek binalarda da özel çözümler üreterek, sismik izolatör kullanılıyor. Yüksek binalarda deprem izolasyonu uygulamasının maliyetli olduğunu söyleyebilirim. Deprem izolasyonu uygulamasında Türkiye’nin de bu alanda dünyada iki birinciliği var. Dünyanın en büyük izolatörlü yapısı Başakşehir Çam ve Sakura Şehir Hastanesi. Adet olarak en fazla izolatör bu binada kullanıldı. Yine dünyada sismik izolatörle güçlendirme yapılan en büyük yapı da Türkiye’de bulunuyor. Marmara Üniversitesi Başıbüyük Sağlık Yerleşkesi deprem izolasyonu ile güçlendirilen en büyük yapı özelliği taşıyor. Türkiye’de şehir hastaneleri deprem izolasyonlu binalar olarak inşa ediliyor. Dünyada deprem izolasyonlu inşa edilen en büyük 10 yapının yarıdan fazlasının Türkiye’de olduğunu söyleyebilirim. İtalya’da sismik izolasyon, bina güçlendirmelerinde sık kullanılan bir yöntem. Çin ve Yeni Zelanda da sismik izolasyon uygulamasının sık kullanıldığı ülkeler arasında.
Deprem izolatörlerinin ömrü, doğru bakım ve kontrol ile binanın ömründen daha fazla olabilir. İzolatörlerde yapılan yaşlandırma testleri ve yıllar önce kullanılan izolatörlerin yeniden test edilmesi sonucunda izolatörlerin özelliklerinin belirgin bir şekilde değişmediği gözlemlenmiştir. Deprem izolatörlerine ömrü boyunca müdahale edilmediği sürece bakıma ihtiyaçları yoktur diyebiliriz. Sürtünmeli izolatörlerin kayıcı plakalarının içine toz, çamur, su vb. maddelerin girmemesine dikkat edilmeli. Zaman zaman izolatörlerin bağlantı ankrajlarının sıkılığı kontrol edilmeli. Binanın deprem izolatörleri üzerinde salınımını engelleyecek uygulamalardan kaçınılmalı.
Türkiye’de deprem izolasyonu ile ilgili geçerli yönetmelik Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’dir (TBDY2018). TBDY2018’in 14.bölümünde deprem yalıtımı ile ilgili hükümler bulunuyor. Bunun yanında Avrupa Yönetmelikleri; Eurocode 8 (Design of Structures for earthquake resistance) ve EN15129 (Antiseismic Devices) ile Amerika yönetmeliği ASCE7-22 (Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures) da sıklıkla başvurulan yönetmeliklerdir.
Deprem izolasyonlu bina tasarımı ve uygulaması özel uzmanlık gerektiren bir konu. Her aşamasında kontrol şart. Kontrolsüz ve ehil olmayan ellerde yapılan uygulamalar yarardan çok daha fazla zarar verebilir ve binaları yıkıma kadar götürebilir. Doğru mühendislikle yapılmayan deprem izolasyon uygulamaları, geleneksel mühendislikle inşa edilen yapılardan daha tehlikeli olabilir. Deprem yalıtımlı bina tasarımı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre tasarım gözetim hizmetine tabi. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından lisanslandırılan, deprem yalıtımlı bina tasarımı konusunda (DTGUA-5) uzman tasarım gözetmenleri, statik proje müellifinin gerçekleştirdiği tüm hesapları, sismik izolasyon sistemine ait hesap, tasarım ve test sonuçlarını inceleyerek onaylamak durumunda. Deprem izolatörleri de yapıda kullanılmadan önce çok ciddi deneylere tabi tutuluyor. Prototip testlerinde izolatörler en ağır şartlarda test ediliyor. Ayrıca deprem yönetmeliğimize göre projede kullanılacak izolatörlerin rastgele seçilecek en az %30’u fabrika üretim deneylerine tabi tutuluyor. Sadece deprem izolasyonlu bina tasarımında değil, tüm yapıların tasarımında profesyonel mühendisliğin şart olduğunu düşünüyorum. Bunun yurtdışında örnekleri mevcut. Türkiye’de dört yıllık lisans eğitimini tamamlayan her inşaat mühendisine sınırsız imza yetkisi veriyoruz. İçinde bulunduğumuz acı tablonun belki de en önemli sebeplerinden biri de bu. Dört yıllık lisans eğitimi sonrasında mutlaka birkaç yıl stajyer mühendislik ve ardından girilen bir sınav ile profesyonel mühendislik olmalıdır.