Risk Mühendisliği
Risk Mühendisliği sektörlere göre farklı anlamlar taşımaktadır. İnşaat mühendisliği alanında risk, yapı veya deprem mühendisliği adı telaffuzundan bağımsız olarak herhangi bir yapının beklenen yer hareketi altında deprem davranışının ve güvenliğinin belirlenmesi işi olarak tanımlanabilir (En azından yazımızın bağlamında). Bu yazımızla Revzen Mühendislik olarak yapı veya yapıların deprem güvenliğinin belirlenmesine yönelik sunulan hizmetlerimizi genel hatları ile belirtip bahsedilecek hizmetlerdeki kafa karışıklığına sebep olabilecek kavramları açıklamayı hedefliyoruz.
İlk olarak sıralayacak olursak bir yapının deprem altındaki davranışı (performansı) düzgün bir taşıyıcı sisteme, kullanılan malzeme kalitesine (beton, donatı, yapısal çelik vb), yapının faya uzaklığına, yapının oturduğu zemin koşullarına, yapının kullanım ömründe karşılaştığı dış etkilere ve eklenebilecek birçok maddeye bağlıdır. Maddeler düşünüldüğünde zemin, malzeme, fay gibi doğası gereği kendisinde belirsizlik bulunduran kavramları sıralamış olduk. Ayrıca mühendisler olarak amacımız tam olarak bilemediğimiz kuvvetlere karşı yine tam olarak bilemediğimiz malzemeler ile mutlak güvenilir hesaplar yaparak güvenilir yapılar tasarlamaktır. Peki yapı/yapıları değerlendirirken veya tasarlarken bu belirsizliklere rağmen nasıl ve hangi metotlar ile yeterli doğrulukta sonuçlar elde ediyoruz?
Soruyu cevaplamak için elimizde sadece bir yapı mı yoksa bir ilçe, il veya ülkedeki yapı stoğu mu var onu bilmeli ve çalışma kapsamına, amaca göre metodoloji netleştirilmelidir. Elimizde sayısını bilemediğimiz yapı stoğu varsa durumu tespit edip karar alıcılara yön göstermeye yönelik içeriğinde daha fazla kabule ve olasılıksal hesaplamalara bağlı bir çalışma ile genel çözüme gidilebilirken yapıların görece az olduğu durumda doğrudan ilgili yapılar özelinde içeriğinde daha az varsayım ve olasılıksal hesaplamanın olduğu çalışmalar ile noktasal çözüme gidilebilir. Genel ve özel yaklaşımların birbiri yerine kullanılması süre, ekonomi ve iş gücü kalemlerinde bir limit olmaması durumunda pek tabii mümkündür. Birçok adım sonucunda kırılganlık/hasar görebilirlik eğrilerinin çıkarıldığı çalışma burada genel diye nitelendirilirken bina bazlı yapılan gözlemsel değerlendirme veya deprem performans analizi noktasal olarak nitelendirilmektedir. Önceki cümlede sıraladığımız genel ve noktasal çözümleri açmadan önce amaç ve kapsamın önemini farklı zemin çalışmaları ile anlatmaya çalışalım.
Örneğin İstanbul Deprem Master Planını [1] kapsamında hazırlanan jeoloji etüd lokasyon haritası ve zemin sınıflandırma haritası aşağıda verilmiştir. Bu proje kapsamında yaklaşık 2000 adet sondaj, 1000’e yakın sismik kırılma, 263 mikrotremor verisi kullanılarak 500x500 m örnekleme aralığı olan ve belirli kabullere dayanan 1/5000 ölçekli zemin sınıflandırma haritası oluşturulmuştur. Örneğin Lokasyon haritasında çalışma yapılan noktalardan farklı bir noktada yapılacak arazi deneyleri sonucu elde edilen zemin sınıfı ile sınıflandırma haritasındaki aynı noktadaki zemin sınıfı birebir tutmak zorunda değildir. Oluşturulan zemin sınıflandırma haritası geniş kapsamlı analizlerdeki yalnızca bir değişken için kullanılacak verilere altlık olmaya yeterli iken herhangi bir koordinattaki bir yapı özelinde yapılacak analizin zemini için yalnızca fikir verecek doğruluktadır. İlgili binaya özel zemin araştırmaları yapılması mecburidir.
Şekil 1. Jeoloji Etüd Lokasyon Haritası(a), Zemin Sınıflandırma Haritası(b)
a
b
Revzen Mühendislik olarak yapı/yapıların deprem güvenliğinin değerlendirilmesinde yapılan çalışmaları aşağıdaki gibi gruplayabiliriz:
· Kırılganlık/Hasargörebilirlik Çalışmaları
· Gözlemsel Değerlendirme Çalışmaları
· Deprem Performans Analizi Çalışmaları
İhtiyaç ve gerekliliğe göre iş tanımına bağlı özel metodolojiler oluşturulabilir.
1. Kırılganlık/Hasargörebilirlik Çalışmaları
Önceki paragraflarda belirtildiği üzere yapı stoğuna ve çalışma amacına göre oluşturulmuş projeye özel metodolojiye göre deterministik veya probabilistik (olasılıksal) yollarla elde edilen bir deprem senaryosuna göre çıkarılacak veya mevcut zemin ve yapı envateri dikkate alınarak bir yazılım aracılığı ile (örneğin ELER) yapı stoğunun deprem hasar tahminleri ve kırılganlık eğrileri ortaya çıkarılır.
Şekil 2. Mw=7.5 Senaryo depremi Ağır Hasarlı Bina Dağılımı [2] (a) ve Betonarme Çerçeve Bina Kırılganlık Eğrisi [3] (b)
a
b
Analitik çalışmalara, ampirik ve istatistiki modellere dayanan ve içinde kabullerin bulunduğu bu çalışmalar ortalama yaklaşık değerlerdir. Gerçek bir yer hareketin oluşacak sonuçların farklı olması kaçınılmazdır. Ek olarak bahsedilen metotlarda sunulan sonuçlar tekil binaların performansı analizi olarak kullanılamazlar.
2. Gözlemsel Değerlendirme Çalışmaları
Revzen Mühendislik olarak kapsamlı bir değerlendirmenin mümkün olmadığı durumlarda yapıların ASCE 41, FEMA 154 gibi uluslararası yönetmeliklere veya PERA gibi literatürdeki makalelere dayanan hızlı bir alternatif değerlendirme yöntemi olan gözlemsel değerlendirme hizmetini sunmaktayız. Özetle, oluşturulan değerlendirme süreci aşağıdaki adımları içermektedir:
Test çekici (Schmidt Testi) ile beton basınç dayanımının belirlenmesi
Beton tarama (Hilti PS85 veya Bosch D-Tech 120) ile donatı düzeni ve aralığının belirlenmesi
MASW (Kayma dalgası hızı) testi ile yerel zemin koşullarının belirlenmesi
Yapısal inceleme ile kaldırılan veya eklenen yapısal elemanların tespiti
Yerel ve uluslararası kılavuzlara uygun olarak saha gözlemleri ve testlere dayalı rapor hazırlanması
Sonuç olarak tüm veriler ışığında incelenen yapı/yapılar raporlanarak sismik risk seviyesi belirlenmiş olur. Aşağıdaki görselde belirli bir yapı stoğuna uygulanan gözlemsel değerlendirmeler sonucu belirlene risk seviyeleri dağılımı verilmiştir.
Şekil 3. Yapıların Gözlemsel Değerlendirme Sonucu Risk Seviyesi Dağılımı
Daha detaylı sunuma aşağıdaki düğmeden ulaşabilirsiniz.
3. Deprem Performans Analizi Çalışmaları
Deprem performans analizi: Son yayımlanan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre tanımlanan deprem düzeyi için hedeflenen performansı sağlayıp sağlamadığının kontrolüdür. Diğer bir deyişle olası depremde binanın hasar durumunun veya güvenilirliğinin tespit edilmesi işidir. Yapının yetersiz çıkması halinde güçlendirme projeleri bu analiz sonucu tespit edilen yetersizliklere göre oluşturulur.
Bir performans analizi işlem adımları aşağıdaki gibi özetlenebilir.
•Proje kontrolü veya rölöve çalışması, yapılan müdahalelerin tespiti
•Malzeme testleri
•Zemin testleri
•Donatı detay kontrolleri
•Uygun Kayıt (Deprem) Seçimleri
•Analitik Modellerin Oluşturulması ve Analizler
•Raporlama
Şekil 4. Örnek Performans Analizi Deprem Kaydı Sonucu Yapıdaki Hasar Dağılımları
Örnek bir performans analizi için aşağıdaki düğmeye tıklayınız.
Referanslar
[1] İstanbul için Deprem Master Planı, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Planlama ve İmar Dairesi Zemin ve Deprem İnceleme Müdürlüğü, İstanbul, 2003.
[2] İstanbul İli Eyüp İlçesi Olası Deprem Kayıp Tahminleri Kitapçığı, İBB ve Boğaziçi Üni. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul, 2020.
[3] İstanbul İli Olası Deprem Kayıp Tahminlerinin Güncellenmesi Projesi, Boğaziçi Üni. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Deprem Müh. Ana Bilim Dalı, İstanbul, 2010.
