Burulma Düzensizliği (A1): Bina Depremde Neden Döner?

1. Bina neden döner?

Deprem kuvveti, binanın kütlesine etkir; kütle merkezinde toplanmış gibi düşünülebilir. Bina bu kuvvete rijitliğiyle karşı koyar; rijitliğin "merkezi" ise taşıyıcı elemanların planda nasıl dağıldığına bağlıdır. İki merkez çakışmıyorsa, deprem kuvveti binaya bir de burulma momenti uygular: Bina hem ötelenir hem döner.

En tipik örnek, asansör ve merdiven perdelerinin planın bir köşesinde toplandığı binalardır. Perdelerin olduğu kenar az ötelenir, karşı kenar çok. Karşı kenardaki kolonlar, hesapta ortalama ötelemeye göre düşünülenden çok daha fazla zorlanır.

2. Burulma düzensizliği katsayısı η_bi

TBDY 2018 bunu planda düzensizlikler arasında A1 — burulma düzensizliği olarak tanımlar (Tablo 3.6). Her katta, deprem doğrultusundaki en büyük göreli öteleme ile ortalama göreli öteleme karşılaştırılır:

η_bi > 1,2 ise A1 düzensizliği vardır. Burulma hiç yoksa iki kenar aynı ötelenir ve η_bi = 1'dir.

3. Büyütme katsayısı D_bi

Burulma düzensizliği olan binalarda, hesapta dikkate alınan ek dışmerkezlik bir katsayıyla büyütülür (Denklem 4.29):

Aşağıdaki değerler sitenin TBDY değerlendirme motoruyla hesaplanmıştır:

İlk satırda η_bi tam 1,2'dir; düzensizlik sınırdadır ama yoktur. İkinci satırda η_bi = 1,5 ve ek dışmerkezlik (1,5/1,2)² = 1,5625 katına çıkar.

4. Bir kenar ters yöne gidince

Üçüncü satır öğreticidir: Δ_min = −2 mm. Bina o kadar çok dönüyor ki, rijit kenar deprem doğrultusunun tersine ötelenir. Bu durumda Δ_min negatif girilmelidir ve η_bi = 10 / 4 = 2,5 çıkar.

Bu ayrıntı küçük görünür ama sonucu değiştirir. Δ_min sıfıra kırpılsaydı η_bi en fazla 2,0 çıkardı; mutlak değeri alınsaydı 10 / 6 = 1,67 bulunurdu. İkisi de gerçek burulmayı olduğundan hafif gösterir. Sitenin motorunda bu hata 2026'da bir denetimde bulunup düzeltilmiştir; motor artık negatif Δ_min'i doğru işler.

5. η_bi > 2,0: yasak mı?

Sıkça yanlış bilinen bir nokta: TBDY 2018'de burulma düzensizliği, ne kadar büyük olursa olsun, yasak değildir. Madde 3.6.2.1'e göre yalnızca hesap yöntemi seçimini etkiler. Ancak D_bi formülü yalnızca η_bi ≤ 2,0 için tanımlı olduğundan, bu aralığın dışında eşdeğer deprem yükü yöntemiyle ek dışmerkezliği büyütmenin tanımlı bir yolu yoktur; bu durumda modal hesap önerilir.

Bunu zayıf kat düzensizliğiyle karşılaştırmak yararlıdır: Orada η_ci < 0,60 hiçbir durumda kabul edilmez (TBDY-03). Burulmada böyle bir mutlak sınır yoktur; ama yokluğu, iyi bir tasarım olduğu anlamına gelmez.

6. Tasarımda ne yapılır?

Burulma düzensizliğinin asıl çözümü hesapta değil plandadır: Perdeleri ve rijit elemanları planda simetrik ya da en azından çevreye yayılmış biçimde yerleştirmek, rijitlik merkezini kütle merkezine yaklaştırır. Çevre perdeleri, binanın burulma rijitliğini en etkili biçimde artıran elemanlardır, çünkü dönme eksenine en uzak yerdedirler.