İnşaat Mühendisliği Adına Çeşitli Değerlendirmeler

• “ gün gelir de, büyük bir depremde, içinde bulunduğumuz bina / yapı, üstümüze çökerse ve enkazın altında kalırsak, inşaat mühendisliği mesleğini çok iyi anlarız, umarız böyle bir durumla karşılaşmayız.”
• Mimar Sinan, çok iyi bir mimar olmaktan çok öte, çok iyi bir inşaat mühendisiydi, Süleymaniye Cami’ni yapmaya başlamadan önce, inşaatta kullanılacak tüm malzemeleri alana yığdırmış ve 2 yıl bekletmiştir. Yapılan araştırmalarda, Süleymaniye Cami’nin yapıldığı alanda bulunan zemindeki malzemenin yapısının konsolidasyonunun % 90’ının tamamlanma süresi, 2 yıl çıkmıştır.
• Projeler / tasarımlar, klasik yöntemlerle ve / veya bilgisayar programlarıyla çözümlenebilirler. Bilgisayarların çok yaygınlaşmadığı zamanlarda yapılan devasa projeler / tasarımlar, klasik yöntemlerle de, doğru çözümlemelerin yapılabileceğine en güzel örneklerdir. Bilgisayar programlarıyla yapılan çözümlemeler, veri girişi, analiz/çözümleme safhası ve sonuçların alınması çok hızlı olduğu için, hem farklı alternatiflerin değerlendirilmesi, hem de işlerin kısa sürede teslimi noktalarında önemli avantajlar sağlamaktadırlar. Yalnız, nacizane zannımca, mühendislik bu programları kullanabilmek değildir; günümüzde mühendisler, teknikerler, meslek lisesi ve hatta düz lise ve hatta ortaokul/ilkokul mezunları dahi bu programları kullanabilmektedirler, ki proje yapa yapa öğrenebilmektedirler; mühendislik, programlara veri girişinde ve analiz/çözümleme sonuçlarında, DOĞRU YORUMLARI / DEĞERLENDİRMELERİ YAPABİLMEKTİR. Nacizane, meslek hayatım boyunca, pek çok projede ve özellikle büyük çaplı projelerde rastladığım, yalnış yorumlamalardan veya hiç yorum dahi yapılmamasından dolayı oluşan ciddi hatalar, beni bu noktalarda daha dikkatli davranmaya yönlendirmiştir. Bir mühendis, ilgili programları kullanmayı kısa sürelerde öğrenebilir, ancak veri girişlerinde ve analiz sonuçlarında doğru yorumlamaları yapamazsa, kendini bu yönde yetiştiremezse, yaptığı projeye esas olarak yapılan imalat, en kısa zamanda oluşabilecek bir depremde, sel baskınında, yoğun kar yağışında veya fırtınada vesair, ağır hasar almaya / yıkılmaya mahkumdur; özellikle geoteknik işlerinde, depreme vesair dahi gerek kalmadan, durağan yükler altında ağır hasar / yıkılma oluşabilir, bizzat şahit olduğum işler vardır. Bir seminerde öğrenmiştim, Adana bölgesinde doğal olarak kar yükü alınmıyormuş, ancak sağanak yağmur ve dolu yağışları çatılarda öyle etki yapabiliyormuş ki, neredeyse kar yüküne eşdeğer olabiliyormuş. Bakınız, 40-50 yılda gelebilecek kar yüklerine karşı hesaplanmayan ve çöken çok geniş açıklılı çatı taşıyıcı sistemleri vardır. Üniversitede bir hocamız – Dr. Ünsal Soygür / Geoteknikçi – şöyle demişti,” en iyi kontrol mühendisi depremdir, gelir, 10 saniyede tüm yapıyı kontrol eder, nerede ne eksiklik var gösterir ve gider” , diğer bir hocamızın – Prof. Dr. Namık Kemal Öztorun / Yapı Mekaniği ve Deprem Mühendisliği – da şu sözü oldukca manidardır,” bir kişinin kullandığı bir makina ( alet, bilgisayar vs ) en fazla o kişi kadar akıllıdır (yeteneklidir, başarılıdır)” .

Bir zincirin taşıma kapasitesi, en fazla, en zayıf halkasının / halkalarının taşıma kapasitesi kadardır. Pek çok yapısal eleman içeren bir yapıda, ağır hasar alabilecek veya yıkılabilecek birkaç tane yapısal eleman sebebiyle, yapı ağır hasar alabilir veya yıkılabilir. Bu sebepten, özellikle projelendirme aşamalarında, yapıların tüm yapısal elemanlarının tek tek değerlendirilmesi / yorumlanması ve elbette yapısal sistemin tamamının, karşılıklı etkileşimlerinin değerlendirilmesi / yorumlanması şarttır.

Yapısal çözümleme yazılımlarında ( Yapısal analiz programlarında ) üst düzeyde tasarlanan görsellikler, mühendisleri çok yanıltabilmektedirler. Mimari görselliğe yakın verilebilen yapısal taşıyıcı sistem görselliği, acaba, gerçek yapısal taşıyıcı sistemin geometrisini tam olarak yansıtmakta mıdır? Bu görsellik içerisinde, düşey yükler/ dikey yükler, yatay yükler, deplasmanlar/yer değiştirmeler ve diğer etkiler sisteme doğru yerlerden verilebilmekte midir veya doğru olarak oluşmakta mıdır? Çözümlemeler sonucu çıkan kesit tesirleri, deplasmanlar gerçeği tam olarak yansıtmakta mıdır? Çıkan sonuçlara uygun olarak yapılan detaylandırmalar, ne kadar doğru olmaktadır, yönetmeliklere / standartlara ne kadar uygun olmaktadır, yönetmeliklerde / standartlarda verilen detaylandırmalar sahalarda / şantiyelerde ne kadar yapılabilinmektedirler / uygulanabilinmektedirler. Sonuçta, deprem, yönetmeliklerin / standartların olduğu kitapları, bilgisayar yazılımlarını, proje paftalarını, rapor kağıtlarını vesair sallamamaktadır, sahada imal edilen yapıları sallamaktadır.

İnş. Yük. Müh. Nejat Bayülke’nin bir kitabında,” “ depremlerde, nerede temelleri sapa sağlam binalar gördüm, üst yapılar ağır hasarlıydı veya yıkılmıştı, nerede temelleri hasarlı / ağır hasarlı binalar gördüm, üst yapılar sapa sağlamdı” “ , yazmaktadır. Bu görüşe istinaden, yeni yapılan binalarda, zemin / kaya, temel ve üst yapı etkileşimleri doğru yorumlanarak, temellerde onarılıp güçlendirilebilinecek kontrollu / denetimli hasarlara müsade edilecek şekilde projelendirmeler yapılabilinirse, deprem enerjisi zeminlerde / kayalarda ve temellerde sönümlendirilerek, deprem yüklerinin üst yapılara geçmesi çok azaltılabilinir ve üst yapıların tasarımlarında bir hayli iktisat ve risk azalması sağlanabilinir. Elbette temellerde ve kolonlarda deprem sönümleyicileri (izalatörleri) kullanılabilinir, fakat bunların maaliyetleri yüksektir. Özellikle, takviye edilen yapılarda ise, yapılan rijid temeller deprem yüklerini tam olarak üst yapıya iletmektedirler ve takviyeye masrafları çok artmaktadır, beklenmedik deprem etkileri de çıkabilmektedir. İnşaat Mühendisliğinde, yapısal tasarımın ana esası, zemin / kaya, temel ve üst yapı üçlüsünün karşılıklı etkileşim içerisinde çözümlenmesi ve bu çözümlenmelerin değerlendirilmesidir / yormlanmasıdır. Yapılarda, estetik (mimari), ekonomi (maliyet), emniyet (güvenlik) ve işin bitirilme süresi (zaman) dörtlüsünün optimizasyonu esastır ve bunda emniyet ön plandadır. Deprem yönetmeliğinde (DBYBHY’2007), yapıların bir kısmının kontrollu / denetimli hasar almalarına müsade edilir; eğer edilmeyecek şekilde tasarlanmalarına izin verilirse, kesitler çok büyür ve maaliyetler çok yükselir, talep edilen mimari alanlar sağlanamaz. Bu bağlamda, yapıların bir kısmında onarılıp güçlendirilebilinecek kontrollü / denetimli deprem hasarı tasarımın ana esaslarındandır, can güvenliği mutlak olarak sağlanmak şartıyla. Ancak özellikle kamusal yapılarda deprem hasarı az dahi olsa istenmez, çünkü bu yapılar depremden sonra hemen kullanılacak durumda olmalıdırlar ki, hem kamu hizmetleri yürüsün, aksamasın, hem de halkın sığınabileceği mekanlar olabilsinler. Bu sebepten kamu yapılarında kullanılan deprem yükü artırım katsayıları ( yapı önem katsayıları ) daha büyüktür ve gerek duyulursa daha da büyütülebilinir; tasıyıcı eleman kesitleri büyük çıkabilir ve mimari endişelerden feragat edilebilinir ve elbette mali endişelerden de. Ayrıca depremlerde, yapısal olmayan, elektrik, mekanik vesair elemanların da hasar almaması ve dolap vesair eşyaların da devrilmeyecek şekilde montajlarının yapılması ana esaslardandır. Misal, ABD’de olan büyük bir depremde, büyük bir hastane binasında, hiçbir yapısal hasar olmamasına ragmen, su tesisatlarının ağır hasar almasından dolayı, binayı su basmış ve bina kullanılamamıştır. Elbette bu konular, ilgili mühendislik dallarının işidir. Bu bağlamda şunu yazacağım, inşaat mühendisi bir arkadaşım elektrik işleri yapan bir kamu kurumunda çalışmaktadır. Bir gün bir elektrik mühendisi çalışan arkadaşıma pencerelerin değiştirileceğini, bu konuyla onun ilgilenmesi gerektiğini söyler, arkadaşım da haklı olarak, ben ne anlarım pencere işinden der ve doğrudur, pencere vesair işlerle normalde mimarlar ilgilenirler. Bunun üzerine elektrik mühendisi çalışan, o zaman inşaat mühendisleri ne işe yararki, şeklinde oldukca seviyesiz bir söz söyler. Aslında bu elektrik mühendisinin zihniyetindekilere verilebilecek en güzel cevap, ”gün gelir de, büyük bir depremde, içinde bulunduğunuz bina / yapı, üstünüze çöker de, enkazın altında kalırsanız, inşaat mühendisliği mesleğinin ne işe yaradığını çok iyi anlarsınız” olabilir. Bu tatsız durumu bana aktaran inşaat mühendisi arkadaşım, bir vakit bir şey söylemişti, “Mimar Sinan, çok iyi bir mimar olmaktan çok öte, çok iyi bir inşaat mühendisidir, Süleymaniye Cami’ni yapmaya başlamadan önce, inşaatta kullanılacak tüm malzemeleri alana yığdırmış ve 2 yıl bekletmiştir. Yapılan araştırmalarda, Süleymaniye Cami’nin yapıldığı alanda bulunan zemindeki malzeme yapısının konsolidasyonunun % 90’ının tamamlanma süresi 2 yıl çıkmıştır.” .

Prof. Dr. Alper İlki, bir seminerinde şunu anlatmıştı, “uluslararası bir konferansta, ülkemizin duayen hocalarından birisi, bizim yönetmeliğimizde R deprem yükü azaltma katsayısı çok yüksek demişti, benim yanımda da Yunanistan’dan bir öğretim üyesi oturuyordu ve gülmeye başladı, sebebini sorduğumda, biz de diyorduk ki, türkler bu R’yi bu kadar yüksek alıyorlar, muhakkakki bir bildikleri vardır.” . R deprem yükü azaltma katsayısı tasarımlarda neden kullanılır? Yapılara gelen deprem yükleri, depremin büyüklüğünün en fazla olduğu zaman aralığında, en etkin durumdadır. Bu aralığın başlangıcı ve sonu arasında pik olan bir bölge vardır ki, maksimum deprem ivmesi katsayısı bu bölgeden alınır. Deprem yönetmeliklerinde, bu deprem ivmesi katsayısı değeri farklı bölgelere gore verilmektedir, gerek duyulursa artırılabilir. Misal, büyük bir baraj inşaatının tasarım aşamasında, planlama bölgesindeki yer (zemin / kaya) yapısının, büyük çaplı bir depremde verebileceği en büyük deprem ivme katsayısı ölçümlerle bulunabilir, deprem yönetmeliğimizin verdiği en büyük deprem ivme katsayısı 0.4 iken, bazı bölgelerde yapılan ölçümlerde bu katsayının 1.00’in üzerine çıktığı gözlemlenmiştir. Yukarda bahsedilen aralığın başlangıcında, kuralına uygun yapılmış yapılar, beklendik şekilde salınım yaparlarken, taşıyıcı sistem elemanları olan kolon ve kirişlerde elastik davranış başlar ve bu elastik davranış ilerleyerek plastik mafsallaşma davranışına geçer ve gittikçe sünekleşen yapıların peryodları gittikçe artar, bu sebepten yapılara gelen deprem yükleri de gittikçe azalmaya başlar. Kuralına uygun yapılmayan yapılarsa, depremde bu davranışı gösteremeden, henüz elastik davranışın biraz ilerisinde yapacakları az miktardaki deplasmanlarla, gevrek davranış içerisinde ağır hasar alabilirler ve hatta yıkılabililer. Evet sünek yapı taşıyıcı sistem davranışının önemi bundandır. Deplasman / gerilme eğrilerine bakılınca, gevrek davranışın daha fazla gerilme dayanımı gösterdiği, ancak az miktarda deplasman dayanımı göstererek, enerji tüketemeden ani şekilde çökmeye/kırılmaya/hasara sebep olunduğu gözlemlenirken, sünek davranışta ise daha az gerilme dayanımı gösterdiği, fakat çok daha fazla deplasman dayanımı göstererek yüksek miktarda enerji tüketebildiği, ani göçmeye / kırılmaya / hasara sebep olunmadığı gözlemlenir. Başlangıçta yapılara R katsayısı ile azaltılmamış tam deprem yükleri gelir, yapıların taşıyıcı sistemleri bu aşamada henüz elastik bölgededirler, deprem ilerledikçe sünek davranışa geçen yapılarda peryodların büyümesinden donayı taşıyıcı sisteme gelen deprem yükü zamanla azalır, R katsayısı ile azaltma yapılarak sonuçta sünek davranışla beraber gelinen bu noktadaki deprem yükü değerlerine ulaşılır. Burada önemli olan yapıyı sünekleştirerek peryod büyümesine sebep olan ve üzerine gelen deprem yükünün azalmasını sağlayan plastik mafsallaşmaların kiriş mesnetlerinde olmasıdır, özellikle kolon mesnetlerinde olmamasıdır, bu durumun daha hesap aşamasında sağlanmasıdır. Deprem yönetmeliğinde, ön görülen güçlü kolon ve güçlü kolona nazaran zayıf kiriş tasarımının yapılmasının istenme sebebi budur. Yalnız bu noktada, Prof. Dr. Uğur Ersoy’un Betonarme kitabında belirtilen, 2. derece moment etkilerine de dikkat etmek gerekir. Evet elbette eski yapılar veya kuralına gore yapılmamış yapılar depremin pik bölgesinden önce de ağır hasar alabilirler veya yıkılabilirler. Bu tip yapıların çoğunun taşıyıcı sistem elemanlarında, enerji tüketemeyen, elastik bölgenin az ilerisinde deplasman yaparak ani göçmeye sebep olan, gevrek hareketler / davranışlar gözlemlenir. Tasarımlarda R azaltma katsayısının alınmaması durumunda, kesitler o kadar büyük çıkarlarki, ne mimari ne de ekonomik açıdan avantajları olmaz. Asıl olan, yapılarda hasarlar öngörülebilir / denetimli olmalıdır, kiriş mesnetlerinde oluşabilecek enerji tüketebilen plastik mafsallaşmalarla olmalıdır, onarılıp güçlendirilebilir olmalıdır, can güvenliği tehlikeye girmemelidir. Özellikle kamu yapıları, plastik mafsallaşmalara dahi müsade edilmeyecek şekilde tasarlanabilinirler.

Özellikle yapıların bodrum ve / veya zemin katlarında veya sanayi tipi yapılarda, mimari kararlarla yapılan bant pencere uygulamaları, bulundukları kolonlarda, yüksek kesme kuvvetleri etkilerine maruz kalırlar. Bu yapılara gelen deprem yükleri sonucunda, özellikle bu çeşit kısa kolonlarda, ya elestik bölgeden az ileriye deplasman yaparak, ani oluşan ve az enerji tüketme yeteneğine sahip olan gevrek kırılmalarla hasar alırlar, ya da kolonların kısa kolon oluşturan bölgelerinde, etriyeler sık sarılmışlarsa, kısmen daha çok enerji tüketebilen plastik mafsal davranışı içerisinde sünek olarak kırılırlar. İkincisinde çok daha fazla etkin olmak üzere, deprem yüklerinin/enerjilerinin kısa kolon hasarlarıyla sönümlenmesi ve üst katlara geçmesinin engellenmesi mümkündür. Depremlerde bu çeşit davranışlara oldukca sık rastlanılmaktadır. Yani alt katlarda, ara katlarda, kontrollu / denetimli enerji tüketebilen hasar alabilecek ve onarılıp güçlendirilebilinecek kısa kolon tasasrımları yapılabilinirse, deprem enerjisinin üst katlara geçmesi engellenebilinir. Bu bir nevi deprem sönümleycileri gibidir. Elbette bu tasarımda yapının şakülünden / dikeyinden kaymaması vesair konular göz önüne alınmalıdır.

Mimari tasarımlarda, inşaat mühendisi tasarımcıların, mimarlara kolay kabul ettiremedikleri perde kullanım konusu vardır. Perdeler, yapılara gelen momentleri ve özellikle kesme kuvvetlerini karşılarlar. Perdeler, kesme kuvvlerine karşı önlemli ve momentlere karşı önlemli tasarlanabilirler veya karma da tasarlanabilirler. Konunun detayları Prof. Dr. Ergin Atımtay’ın kitaplarında bulunmaktadır. Bir zaman, henüz üçüncü sınıfta okuyan bir mimarlık talebesiyle tanışmıştım, ben de o zamanlar çalışıyordum. Kendisi bana, bir mimar işine kimseyi karıştırmaz demişti, ben de çok sakin bir şekilde şunu dedim, bak 2 metre uzunluğunda bir perdenin atalet momenti / mukavemeti ne kadardır, 2^3=8, 3 metre uzunluğundaki bir perdenin atalet momenti/ mukavemeti ne kadardır 3^3=27, perde uzunluğu sadece 1.5 kat artarken, perde mukavemeti 3 kattan fazla artmaktadır, bu sebepten gerekirse daha uzun perdeler kullanmak hem gerilme/yer değiştirme dayanımı açısından, hem de maliyet açısından çok daha avantajlıdır, tabii kendisi ben bunu bilmiyordum dedi, asıl hata henüz öğrenci olan bu arkadaşta değil elbette, onu yetiştiren hocalarda, mimar hocalar öncelikle yapılan işlerin pekçok meslek dalının ortak çalışma alanı olduğunu öğretmeleri ve özellikle mimarların uyması gereken depreme esas yapı tasarımı kurallarının olduğunu öğretmeleri ve herşeyden once mütevaziliği, gerektiği zaman başkalarından da öğrenmeyi öğretmeleri gerekir düşüncesindeyim. Bu konuda hem mimarlara, hem de inşaat mühendislerine, İnş. Yük. Müh. Nejat Bayülke’nin, “Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı” eserini okumalarını tavsiye ederim. Misal, Mimar Sinan, yukarıda da belirtildiği üzere, çok iyi bir mimar olmaktan çok daha fazla, çok iyi bir inşaat mühendisidir. O devrin teknolojik ve kullanılan malzeme şartlarında, o kadar devasa yapıları, hem doğru tasarlayabilmek, hem de doğru yaptırabilmek gerçekten olağan üstü bir durumdur. Özellikle büyük depremler atlatan bu yapıların, hasarsız olarak günümüze kadar gelmeleri çok önemlidir. Prof Dr Uğur Ersoy, bir seminerinde şunu belirtmişti, Ankara Kocatepe Camii inşaa edilirken, yabancı bir mimar şunu söylemiştir, “ siz eğer Mimar Sinan’ı taklit etmeye çalışıyorsanız, boşuna uğraşmayın, bunu başaramazsınız, O, mesleğinde, en büyük dehalardan biriydi, siz kendiniz, kendinize özgü birşeyler yapmaya çalışın.” , Dr. Ünsal Soygür de şunu söylemişti, “ Ankara Kocatepe Cami, Türkiye’nin yüz karasıdır, Mimar Sinan, Süleymaniye Cami’ni yaparken Bakırköy tüfenk taşını kullanmıştır, bugün bizim elimizde betonarme gibi bir malzeme var ve biz hala, betonarme ile, Mimar Sinan’ın geçtiği kubbe açıklıklarını geçmeye çalışıyoruz “ .

Taşıma gücü ( bring capacity / taşıma kapasitesi ) kavramındaki güç kelimesi, Türkçede iki manada kullanılır, bir, bilimsel / teknik manada” birim zamanda yapılan iş” , iki, halk deyimi olarak “ güçlü, kuvetli “ manasında kullanılır. Şimdi biz elbette bilimsel / teknik manadaki durumunu kullanmak zorundayız, eger” birim zamanda yapılan iş “ kavramını, güç kelimesiyle yalnış ifade ettiysek, ya bu kelimeyi değiştirmeliyiz, yok doğru ifade ettiysek, o zaman” taşıma gücü” kavramındaki güç kelimesini, bilimsel/teknik anlam yüklediğimiz şekilde kullanmalıyız, yani “ taşıma birim zamanda yapılan iş” , ki bu tabir de çok doğru olmamaktadır. Nacizane kanaatimce,” taşıma mukavemeti” ,” taşıma dayanımı” tabirleri kullanılabilir.

Duayen hocalarımızdan Prof. Dr. Uğur Ersoy da bir seminerinde şunu anlatmıştı, “avrupa normları hazırlandıktan sonra, ilgili olanların birer nüshasını da bana gönderdiler, değerlendirmemi istediler. İncelerken etriye hesabı dikkatimi çekti, hesap yaptım değerler çok küçük çıktı, birkaç kere hesapladım aynı, — ve koskoca Uğur Ersoy, bu işi tek ben bilirim, ben hata yapmam dememiş –, ve Tuğrul Tankut’a verdim, O da hesapladı sonuçlar aynı, ve sanırım dedim, bunlar bu formulu ABD normlarından aldılar ve ABD’yi aradım, ilgili arkadaş, o formulun kendi yönetmeliklerinde olduğunu, yönetmeliği hazırlarken hata yaptıklarını, doğrusunun düzeltme kağıtlarını baskıya verdiklerini söyledi.”

İnşaat mühendisliğ öyle bir mühendislik dalıdır ki, misal makina, elektrik / elektronik, bilgisayar, kimya, gıda vesair mühendislik dallarında yapılan işi / sistemi, çalıştırınca / devreye alınca, hatalar kısa sürelerde açığa çıkarlar, ama inşaat mühendisliğnde hatalar, ekseri 40-50 yılda bir olabilecek depremlerde, sel baskınlarında, yoğun kar yağışlarında veya fırtınalarda vesair açığa çıkarlar ve hem maddi, hem de manevi maliyetleri çok yüksek olur.

Sonuç olarak, mühendis, gerekli bilgileri ezberleyen değil, gerektiği zaman, nereden, nasıl bulabileceğini bilen insandır.

FATİH TANER VURAL

İNŞAAT MÜHENDİSİ

PROJE VE UYGULAMA DENETÇİSİ

0 532 390 97 73

[email protected]