GÜÇLENDİRME RAPORLARI
1. Güçlendirme nedir?
Yapılara kullanım süreleri boyunca etkiyen servis yükleri, deprem yükleri, rüzgar yükleri gibi etkiler nedeniyle yapının dayanımının düşmesi, binanın başka bir amaçla kullanılacak olması, sisteme daha farklı yüklerin gelecek olması gibi durumların sonucunda ya da sadece bina performansını artırmak amacıyla yapılan tüm çalışmalara/müdahalelere “güçlendirme” adı verilir.
Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinde (TBDY) ise “Binanın kolon, kiriş, perde, birleşim bölgesi gibi deprem yüklerini karşılayan elemanlarında dayanım ve şekil değiştirme kapasitelerinin artırılmasına yönelik olarak uygulanan işlemler, eleman güçlendirmesi olarak tanımlanır.” ifadesi yer almaktadır.
Güçlendirme hasar almış yapılara uygulanabildiği gibi henüz hasar almamış yapılara da uygulanabilir. Güçlendirmenin öncelikli amacı söz konusu yapının belirlenmiş bir sismik emniyet seviyesine taşınmasıdır. Bu nedenle hazırlanacak olan güçlendirme projeleri güncel deprem yönetmeliği esas alınarak yapılmalıdır.
2. Mevcut durum tespiti nasıl yapılır?
Mevcut durumun tespitinin yapılabilmesi için bina hakkında çeşitli bilgi ve belgelere sahip olunması gerekmektedir. Bu bilgiler;
· mevcut binanın yapısal hesap raporları,
· donatı ve kalıp planları,
· rölöve çalışmaları,
· binadan alınan numuneler üzerinde yapılan test raporları,
· bölgenin zemin etüt raporları ve geoteknik verileri,
· bina yapım yılı ve yapı dizayn edilirken dikkate alınan standartlar & yönetmelikler
· güçlendirme projesi hazırlanırken baz alınacak güncel standartlar & yönetmelikler
ve benzeri verilerdir.
Yapının mevcut durumunun tespiti için yönetmelikte “Sınırlı Bilgi Düzeyi”ve “Kapsamlı Bilgi Düzeyi” gibi bilgi düzeyleri tanımlanmıştır.
Tablo 1: TBDY’de verilen binalar için bilgi düzeyi katsayıları
Kapsamlı bilgi düzeyi sınıflandırmasında yapıya dair yukarıda belirtilmiş olan maddelerden bina geometrisi, eleman detayları ve malzeme özelliklerini kapsayan detayların hemen hepsinin bulunması durumu güçlendirmede büyük önem arz etmektedir.
Sınırlı bilgi düzeyi ise yapının mevcut performansına dair hesap yapılmaya başlamadan önce çeşitli test ve ön çalışmaların yapılmasının zorunlu olduğu durumdur. Örneğin, betonarme yapılarda beton örtüsünün sökülüp mevcuttaki donatıların yeri, çapı ve sıklıklarının belirlenmesi çalışması gerekli hesapların yapılması için elzemdir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre sınırlı bilgi düzeyinin kapsamlı bilgi düzeyine çıkarılamadığı durumlarda yapılacak olacak hesaplarda kapasitenin u’inin dikkate alınması gerektiği “Tablo 15.1 – Binalar için Bilgi Düzeyi Katsayıları”bölümünde belirtilmektedir. Kapsamlı bilgi düzeyine ulaşabilmek için daha fazla yapısal elemanda donatı taraması yapılması gerekmektedir.
Bu çalışmalar yapılırken yapının alacağı hasar durumu da göz önünde bulundurulduğu için sınırlı bilgi düzeyi durumunda mevcut yapıya tahribatsız bir şekilde testler yapmak kapsamlı bilgi düzeyine ulaşmak adına birincil öncelik olmalıdır.
Yapının mevcut donatı planının çıkarılması işleminin tahribatsız olarak gerçekleştirilebilmesi için çeşitli yöntemler vardır. Bu yöntemlere daha önce de belirtildiği gibi donatı tarama cihazları kullanılarak donatı planı çıkarılması örnek verilebilir. Binanın donatı röntgenini çekebilme kapasitesine sahip cihazlarla bu işlemler projecilere çok daha hızlı ve doğru sonuçlar sağlamaktadır.
Bina güçlendirmesinde can güvenliğinin sağlanması için yapılması gereken tüm hesaplar ve ön çalışmalar koordinasyon içinde yürütülmelidir.
3. Betonarme yapılarda güçlendirme teknikleri / yöntemleri nelerdir?
Yapıların güçlendirilmesi çeşitli yöntemlerle yapılabilir. Ama güçlendirme yöntemine karar vermeden önce güçlendirilecek yapı elemanlarının tayini önem arz etmektedir. Bunun için Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nin ilgili bölümündeki hesap prosedürleri takip edilmelidir. Güçlendirilecek eleman betonarme bir kolon ise farklı bir uygulama, betonarme bir temel ise farklı bir uygulama yöntemi gerekebilir. Aşağıda belirtilen elemanlar için sıklıkla kullanılan güçlendirme yöntemleri ifade edilmeye çalışılmıştır.
a. Kolonların güçlendirilmesi
a.1. Mantolama
Resim 1: Kolonların mantolanmasına tipik örnekler
a.2. Çelik köşebentler ve çaprazlarla sabitleme
a.3. Karbonfiber (FRP) malzeme ile kolonun sarılması
b. Kirişlerin güçlendirilmesi
b.1. Mantolama
Resim 2: Kirişlerin mantolanmasına tipik örnekler
b.2. Çelik plakalarla kirişin güçlendirilmesi
b.3. Karbonfiber (FRP) malzeme ile kirişin sarılması
b.4. Dıştan etriye ekleme
Resim 3: Dıştan etriye ekleme
c. Perdelerin güçlendirilmesi
c.1. Mantolama
Resim 4: Mantolama ile perde güçlendirmesi
d. Temellerin güçlendirilmesi
d.1. Temel kalınlığının artırılması
Resim 5: Temel kalınlığının artırılması
d.2. Tekil ya da sürekli temellerin radye temellere dönüştürülmesi
e. Döşemelerin güçlendirilmesi
e.1. Döşeme kalınlığının artırılması
e.2. Gerekli görülen yerlere tali kirişlerin eklenmesi
f. Birleşim bölgesi güçlendirmesi (kolon-kiriş)
f.1. Karbonfiber (FRP) malzeme ile güçlendirme
g. Dolgu duvar güçlendirmesi (TBDY Bölüm 15.10.4. Bölme Duvarlarının Güçlendirilmesi)
g.1. Hasır çelik donatılı özel sıva ile dolgu duvar güçlendirmesi
Resim 6: Dolgu duvar güçlendirmesi
g.2. Lifli polimer ile dolgu duvar güçlendirme
Resim 7: Dolgu duvar güçlendirmesi
Verilen örnek uygulamaların yanı sıra proje ihtiyaçlarına göre yapıya yeni elemanlar eklenerek de bina güçlendirmesi sağlanabilir. Örneğin, perde ilavesi sıklıkla karşılaşılan bir uygulamadır. Bu durum TBDY Bölüm 15.10.5.1’de “Çerçeve Düzlemi İçinde Betonarme Perde Eklenmesi” başlığı altında incelenmiştir.
Güçlendirme projelerinde sıklıkla karşılaşılan uygulamaların başında gelen sisteme perde ya da çelik çapraz (diagonaller) eklenmesi durumu, deprem koşullarında yapıya gelecek olan yatay kuvvetlerin karşılanmasında büyük rol oynamaktadır. Bu nedenle yapı sistemine eklenecek olan perdelerin ve çelik çaprazların statik hesabı yapılırken deprem yönetmeliğinde belirtilen kontrol ve hesap aşamalarının tamamı gerçekleştirilmeli ve gelecek olan yüklere karşı sistemin kapasitesinin yeterli olacağı hesaplarla gösterilmelidir.
4. Güçlendirme konusunda ilgili yönetmelikler ve şartnameler nelerdir?
4.1. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY)
Türk Bina Deprem Yönetmeliği’nde “Bölüm 15- Deprem Etkisi Altında Mevcut Bina Sistemlerinin Değerlendirilmesi Ve Güçlendirme Tasarımı İçin Özel Kurallar” güçlendirmenin nasıl yapılması gerektiği konusunda detaylı bilgiler içerir.
Mevcut deprem yönetmeliğimizin, güçlendirme projelerinde başvurulması zorunlu olan bir kaynak olması nedeniyle doğru bir şekilde anlaşılması ve belirtilen tüm kontrollerin eksiksiz bir şekilde tamamlanması hayati önem taşımaktadır.
4.2. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Betonarme İşleri Genel Teknik Şartnamesi
2018 yılında Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından Resmi Gazete’de yayınlanan Betonarme İşleri Genel Teknik Şartnamesi güçlendirme yapılacak elemanların sahip olması gereken özelliklerinin belirtildiği bir bölüme sahiptir. Bu bilgiler Bölüm 6.7.1 ve Bölüm 6.7.2’de detaylı olarak ele alınmıştır.
Bölüm 6.7.1. , betonarme güçlendirme işleri kapsamında taşıyıcı elemanların eksenel yük, moment ve kesme kuvveti taşıma kapasitelerinin artılmasını amaçlayan mantolama uygulamalarının detaylarına yer vermektedir. Mevcut ve yeni oluşturulacak betonarme elemanların monolitik çalışabilmesi için yüzeyler arasında yük aktarımını sağlayan ankrajlar (filiz ekimi) hesaplamaları ve uygulaması açısından önem taşımaktadır.
Bölüm 6.7.2. , kompozit malzemelere yapılacak olan güçlendirme uygulamaları hakkında detaylar içeren bir şartname özelliği taşımaktadır. Bölümün en çok üzerinde durduğu nokta ise lifli polimer malzeme kullanılarak yapılan güçlendirme uygulamalarıdır.
5. Güçlendirme uygulamalarında Hilti çözümleri nelerdir?
· Filiz Ekimi
Betonarme yapılarda mantolama işlemi yapılırken beton - beton birleşimi uygulamasında kullanılan, mevcut donatıların bulunduğu sisteme yeni donatılar ekleyerek kesitlerin büyütüldüğü uygulamaya filiz ekimi adı verilmektedir. Yapı güçlendirilirken temele veya düşey doğrultuda ilave edilen yeni perde ve kolonlar, döşeme kapatmalar, tekil temellerin radye temellere dönüştürülmesi ya da tekil temellerin genişletilmesi gibi işlemler filiz ekimi uygulamasının yapıldığı çalışmalara örnek gösterilebilir.
Filiz ekimi yapılırken kesite gelecek olan yüklerin güvenle taşınacağı bir sistemin oluşturulması, hesaplanması ve sahada uygulaması gibi adımların her birinin dikkatle takip edilmesi gereklidir. Sisteme eklenecek art-montajlı yeni donatılar mevcut yapıya eklenirken kullanılan kimyasal ankraj detayının yeterliliği hesaplarla kontrol edilmelidir.
Art-montajlı donatılar gelen yükü, betonarme içerisindeki mevcut donatıya bindirme ve kenetlenme vasıtasıyla aktarıyorsa TS EN 1992-4, mevcut betonarme içerisinde yük aktarımı yapacağı donatı yoksa EOTA TR069’a göre tasarlanmalıdır. Kesit tesirlerinin elde edildiği yük kombinasyonu depremli duruma göreyse sismik onayı olan kimyasal ankraj kullanılmalıdır.
Hilti Mühendislik Ekibi hem beton-beton bağlantı sistem detaylarının hesaplanması hem de sahada sağladığı filiz ekimi uygulayıcı eğitimleri ile güçlendirme uygulamalarına hizmet vermektedir.
Yukarıda belirtilen tasarım ve hesapları Hilti Profis Engineering ile kolayca yapabilir, Hilti mühendislik ekibinden destek alabilirsiniz.
· Mantolama
Mantolama, betonarme elemanların genişletilmesi, kesitlerin büyütülerek dayanımın artırılması amacıyla binaya uygulanan bir güçlendirme metodudur. Mantolama tasarımının EOTA TR 066 teknik kılavuzunda belirtilen hesap ve prosedürlere göre yapılması gereklidir.
Hilti Mühendislik Ekibi’nin bu konuda yapmış olduğu çalışmalara ekibimizden destek isteyerek ulaşabilirsiniz.
· Ankrajlama
Güçlendirme projelerinde yapı sistemine yeni bileşenler eklendiği durumlarda, yeni eleman ile mevcuttaki elemanların bağlantısının sağlanması için yapılan uygulamaya ankrajlama adı verilir. Ankrajlar beton ile çelik malzemenin bağlantısında kullanılan yapı elemanlarıdır. Bu bağlantı elemanın tespitinin yapıldığı ankraj taban plakasına etkiyecek olan yükler ankraj tarafından güvenle taşınıyor olmalıdır.
Ankraj taban plakasına etkiyen yüklerin bağlantı sistemi tarafından karşılanabildiği ilgili hesap metodlarına göre kontrol edilerek raporlanmalıdır ve uygulama esnasında sahada kontrolleri yapılmalıdır.
Hilti Profis Engineering yazılımı ankraj hesap detaylarının kolaylıkla raporlanabilmesini sağlamaktadır.
· Zımbalama ankrajları
Zımbalama etkilerinin yüksek olduğu ve güçlendirilmesi gereken birleşim bölgelerinde kullanılan özelleştirilmiş ankraj sistemleri mevcuttur. Hilti olarak da HZA-P ankrajları geliştirilmiştir.
Resim 8: HZA-P zımbalama ankrajları ile eğik doğrultuda güçlendirme uygulaması
· PS 300 donatı tarama cihazı ile tahribatsız donatı yeri belirleme
Sınırlı bilgi düzeyindeki yapılarda binaya hasar vermeden donatı planlarının çıkarılması için tarama cihazı kullanımı gerekmektedir. Donatı sıklıklarının, yerlerinin ve çaplarının belirlenmesinde kolaylık sağlayan PS300 Donatı Tarama Cihazı, Hilti’nin güçlendirme projelerinin bilgi toplama aşamasını hızlandıran ürün ve hizmetlerinden biridir.
Resim 9: Hilti PS 300 Donatı Tarama Cihazı
6. Referanslar
· Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
· Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Betonarme İşleri Genel Teknik Şartnamesi
· Betonarme Binalara Uygulanan Güçlendirme Yöntemleri Ve Perde Yüksekliğinin İncelenmesi, Erkan BEYLİ, Mayıs 2002
· Betonarme Yapı Elemanlarında Kullanılan Onarım Ve Güçlendirme Yöntemlerinin Karşılaştırılması, Ali KOÇAK, Mustafa ÖNAL
· İnşaat Mühendisleri Odası websitesi
