2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre uzun kenarının(lw) kalınlığına(bw) oranı en az 6 olan düşey taşıyıcı elemanlara perde duvar (deprem perdesi) adını veriyoruz. Biz de bu yazımızda yatay yükleri karşılamada önemli bir role sahip perde elemanları ve bu elemanların deprem davranışlarını çeşitli analizlerle inceleyeceğiz.
Büyük çoğunluğu deprem riski altında bulunan Türkiye için yapılarda perde duvar kullanımı yatay yükleri karşılama açısından çok önemlidir. Özellikle günümüzde kullanımı yaygınlaşan yüksek katlı yapılarda hem göreli kat ötelemelerini azaltması hem de yapının yanal yer değiştirmesini sınırlandırması sebebiyle bu elemanlara başvurmak gerekmektedir.
Perde duvarlar ile çerçeveler beraber kullanıldığında daha sünek sistemler elde edilir ve gelen yüklerin karşılanması daha sağlıklı olur. Bu durumu şöyle açıklayalım:
Perde duvarlar eğilme momenti etkisinde şekil değiştirmeye zorlanır ve bunun en fazla olduğu yerler üst katlardır. Çerçevelerde ise yatay ötelenmeler kesme kuvvetinin en fazla olduğu alt katlarda meydana gelmektedir. İşte burada çerçeveler ile perdelerin beraber yük taşıması durumunda yapının üst kısmındaki eğilmeleri çerçeveler, alt kısmındaki kaymaları da perdeler engellemiş olur.
Perde Duvar Modellemesinde Dikkat Edilecek Hususlar
Bina taşıyıcı sistem elemanlarının deprem yüklerini temel zeminine sürekli ve güvenli bir şekilde aktarabilmesi için yeterli(dayanıma+ rijitliğe+sünekliğe) sahip olması istenir.
Dayanım
Perde duvarların dayanımı, bu elemanların deprem enerjisini yutma kapasitesiyle doğrudan bağlantılıdır.
Perde duvarlar kendilerine etkiyen yükler nedeniyle oluşacak kesit zorlarını kırılmadan güvenli bir şekilde taşıyabilmelidir. Yapıda meydana gelecek deprem şiddetine göre taşıyıcı elemanların göstermesi istenen 3 davranış vardır:
- Hafif şiddetteki depremlerde elemanların elastik davranması ve hasar görmemesi
- Orta şiddetteki depremlerde elemanın elastik sınıra ulaşması, hasar oluşacaksa bunun onarılabilir düzeyde olması.
- Şiddetli depremlerde elemanların plastik davranması, kısmi veya tamamen göçmesinin önlenmesi istenir. Yani bu maddeyi “Yapı hasar görsün ama içindeki insanlar bu yapının enkazında kalmasın.” olarak özetleyebiliriz.
Rijitlik
Perde duvarların rijitliği depremlerde oluşacak hasarları azaltmak için büyük önem taşımaktadır. Bu sayede yapının kullanılabilirlik sınır durumuna ulaşması engellenir.
Rijitlikte esas alınan, perde duvarların konumları ve her iki doğrultudaki boyutlarıdır. Bunların yanında kullanılacak malzemenin özellikleri, enkesit boyutları ve elemanın mesnetlenme biçimi de rijitliği etkilemektedir.
İki kat arasında oluşacak göreli kat ötelemelerinin(yer değiştirme farkı) oranlanması sonucu bu değerin yüksek olması burulma düzensizliğini meydana getirir. Burulma düzensizliğini engellemek için de perde duvarlar burulma rijitliğini arttıracak şekilde konumlandırılmalıdır.
Süneklik
Yapı elemanlarının taşıma gücünde önemli bir azalma olmadan şekil değiştirme yapması ve tekrarlı yükler altında o enerjiyi yutabilme kapasitesine süneklik adı verilmektedir. Bir yapı oluşan depremi yaptığı yer değiştirmelerle hasar görmeden atlatabiliyorsa bu yapıya sünek diyebiliriz.
Yapı elemanlarında oluşacak kırılmaların en son durumda olması istendiği için perdeler sünek tasarlanmalıdır.
Perde Duvar Yerleşiminde Temel Esaslar
Perde duvarlar yerleştirilirken, oluşacak plastik şekil değiştirmelerin plana dengeli bir şekilde dağılması istenir. Bu durum sağlanmazsa bazı perdeler kapasitesinin üstünde bazı perdeler kapasitesinin altında zorlanır.
Yapıda burulma oluşmaması için ağırlık merkeziyle rijitlik merkezi çakışmalıdır. Çakışmama durumunda birbirine yakın olması sağlanmalıdır. Bu durumun deprem açısından açıklaması şudur:
Deprem, yapının kütle merkezine etki eder. Rijitlik merkezinin kütle merkeziyle çakışmaması durumunda oluşan eksantrisite nedeniyle elemanlarda burulma momentleri oluşacaktır. Moment = Kuvvet x Kuvvet Kolu olduğu için kuvvet kolu değerini sıfıra yaklaştırarak oluşacak burulma momentini engelleyebiliriz.
Perde Duvarların Düzenlenmesinde Önemli Hususlar
- Perde duvarlar yeterli burulma rijitliğinin sağlanması için yapının çevresine dağıtılmalıdır.
- Plan içerisinde döşeme yüklerinin büyük kısmını taşıyacak şekilde düzenlenmeleri gerekir.
- Çok katlı yapılarda deprem etkisine karşı oluşturulacak rijitlik birkaç perdede yoğunlaştırılmamalıdır. Bunun en büyük zararı o perdelerin aynı doğrultudaki temel noktasında oluşturacağı gerilmelerdir.
- Belki de en önemli hususlardan biri perdelerin her iki doğrultuda yerleştirilmesidir. Çünkü depremin, yapının hangi yönünden etkiyeceği önceden bilinmez.
Yapısal Analizlere Göre İdeal Perde Duvar Yerleşim Örnekleri
Her iki doğrultuda ve yüksek burulma rijitliğine sahip olacak şekilde yerleştirilen yukarıdaki perde duvar düzenleri hem deplasman hem de göreli kat ötelemeleri açısından sağlıklı bir sistem olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bir başka yazıda tekrar görüşmek dileğiyle.
