Öndökümlü Yapılarda Birleşim: Zincirin En Zayıf Halkası

1. İki yüzlü bir sicil

İTÜ’nün 6 Şubat raporu, öndökümlü (prefabrik) yapılar hakkında birbirine zıt iki şey söyler. Yıkım nedenleri arasında sanayi binalarındaki yatay stabilite bağlantılarının yapılmamasını ve yetersiz kolon–kiriş birleşimlerini sayar (§3.14 madde 7; bkz. DEP-03). Aynı rapor, deprem sonrası konut için öndökümlü sistemlerin iyi bir sicili olduğunu da yazar: Kolon–kiriş bağlantıları moment aktaran (MAB3) prefabrik çerçeveli Bingöl konutları 2003 depremini hasarsız atlatmış; ard-germeyle monolitik hâle getirilmiş (MAB2) 8 katlı bir Van binası 2011 depreminde taşıyıcı sistem hasarı görmemiştir (s. 168).

Bu iki gözlemi birleştiren şey tek bir kelimedir: birleşim. Öndökümlü bir yapı, fabrikada üretilmiş sağlam elemanların şantiyede birleştirilmesidir; zincirin en zayıf halkası çoğu zaman elemanlar değil, aralarındaki bağlantıdır.

2. Bağlantı türü, davranış katsayısını belirler

TBDY 2018 Bölüm 8 iki bağlantı ailesi tanımlar. Mafsallı bağlantılar (MFB) moment aktarmaz, yalnızca kesme ve eksenel kuvvet aktarır: pimli (MFB1), kaynaklı (MFB2) ve yuvalı (MFB3). Moment aktaran bağlantılar (MAB), bağlanan elemanların kapasitesindeki kuvvetleri dayanım ve süneklik kaybı olmadan aktarabilmelidir (8.4.1.2): ıslak (MAB1), tam ard-germeli (MAB2), üstte ıslak–altta kaynaklı (MAB3) ve manşonlu–pimli (MAB4).

Tablo 4.1, bu seçimi doğrudan davranış katsayısına bağlar: Öndökümlü bir moment çerçevesi ıslak ya da ard-germeli bağlantıyla R = 7 alırken, kaynaklı ya da manşonlu bağlantıyla R = 5 alır ve daha alçak binalarla sınırlanır. Tipik bir sanayi binası olan tek katlı, çatıda mafsallı kolonlu sistem ise R = 3’tür: Deprem kuvvetinin büyük kısmını azaltmadan taşımak zorundadır.

3. Yasak detay

Raporun "yatay stabilite bağlantılarının yapılmaması" dediği uygulama, yönetmelikte açıkça yasaktır:

• Madde 8.3.1.3: Yatay taşıyıcı elemanların mafsallı bağlantılarında diğer yatay taşıyıcılara, kolonlara ve perdelere bağlantısız mesnetlenmesine izin verilmez.
• Madde 8.3.1.4: Mesnetlerde oluşan sürtünme kuvveti göz ardı edilir; yani bir kirişi yerinde tutmak için sürtünmeye güvenilemez.
• Madde 8.3.1.8: Mafsallı bağlantıların kuvvetleri, dayanım fazlalığı katsayısı D ile büyütülerek hesaplanır.

Pimli bir bağlantının ayrıntıları da kurala bağlıdır: Sac plaka kullanılmayan mesnetlerde en az 10 mm çelik takviyeli elastomer yastık (8.3.1.5); pim deliği hem kiriş ucundan hem de kolon mesnedinin kenarından en az 6 pim çapı uzakta (8.3.3.1); deliğin çapı pim çapının en az iki katı (8.3.3.2); kesme hesabında d/φ > 6 (8.3.3.7). Yuvalı bağlantılarda yuva yanakları en az 15 cm kalınlıkta olur ve devrilme momentinin 1,2 katına göre donatılır (8.3.5).

4. Daha sıkı genel kurallar

• En düşük beton sınıfı C30’dur (8.2.3.2); yerinde dökme yapılarda deprem etkisindeki elemanlar için alt sınır C25’tir.
• Yüksek depremselliğe sahip bölgelerde (DTS 1a, 2a) ve BYS 2–3 öndökümlü binalarda, I = 1,5 ile yapılan dayanıma göre tasarım yalnızca bir ön tasarımdır; bina ayrıca DD-1 altında Kontrollü Hasar ve DD-3 altında Sınırlı Hasar hedefleri için şekil değiştirmeye göre değerlendirilir (8.2.2.3).
• Tanımlı olmayan bir bağlantı türü ancak deneylerle; yeterli rijitlik, dayanım ve süneklik, kararlı çevrimsel davranış ve monolitik bağlantıya eşdeğer enerji tüketimi gösterilerek kullanılabilir (8.2.1.3).

5. Dersler

1. Prefabrik bir sorun değil, birleşim bir sorundur. Aynı teknik, doğru bağlantıyla hasarsız, yanlış bağlantıyla yıkılmış binalar üretmiştir.
2. Hiçbir eleman yalnızca "oturmaz". Her kiriş, bir pimle, kaynakla ya da yuvayla mesnedine bağlanır.
3. Bağlantının sünekliği R’yi belirler. Daha az sünek bir bağlantı seçmek, daha büyük deprem kuvveti demektir.
4. Sanayi binası da bir yapıdır. Tek katlı, mafsallı sistemler R = 3 ile tasarlanır; deprem kuvvetinin çok azını sünekliğe bırakırlar.