Mevcut ve güçlendirilmiş betonarme bir binanın doğrusal olmayan yöntemler ile deprem performans analizi ve maliyet hesabı
Earthquake performance analysis and cost calculation of an existing and reinforced concrete building with non-linear methods
Yazar: İBRAHİM KÖRÜKCÜ
Danışman: PROF. DR. KONURALP GİRGİN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Doğal afetler ülkeler ve dünyamız için engellenmesi imkansız doğa olaylarıdır. Oluşacağı zaman asla bilinemeyeceği için bilimsel bulgulardan yararlanılarak gerekli önlemlerin alınması esastır.
Ülkemiz; Asya, Avrupa ve Afrika kıtaların arasında yer alan Avrasya levhasında bulunmaktadır. Bu durum ülkemizin belli başlı bölgelerinin deprem riski altında olmasına sebep olmaktadır. Olması muhtemel bir depremden en az hasarla kurtulmak için atılacak adımlar öncelikle inşaat mühendisleri olmak üzere, herkesin görevidir. Muhtemel bir depremde can kaybı yaşanmaması için insanların yaşadığı konutların, kullanılan alt yapı ve üst yapıların güvenli olması en önemli hususlardan birisidir.
 Deprem haritaları ve buna bağlı oluşabilecek risk durumları gün geçtikçe bilimsel gelişmelere bağlı olarak değişip, ilerlemektedir. Bu bağlamda, her dönem gelişmeler ışığında yeni standartlar ortaya çıkmaktadır. Ayrıca gün geçtikçe denetim mekanizmasının sıkılaşması ve standart bir hale gelmesinden dolayı, geçmiş döneme göre daha güvenilir yapılar ortaya çıkarılmaktadır. Yeterli denetlemeye maruz kalmamış ve standartlara uygun inşa edilmemiş yapılar veya geçmiş döneme ait standartlara göre inşa edilen yapılar, gelişen ve büyüyen mühendislik şartlarına gün geçtikçe uyum sağlayamaz hale gelebilir. Olası bir depremde oluşabilecek büyük can ve mal kaybını önlemek için geçmiş dönemlerde yapılmış mevcut yapıların günümüz standartlarına uygun bir şekilde kontrol edilmesi, yetersiz görüldüğü durumlarda gerekli önlemlerin alınması mutlak suretle gerçekleştirilmelidir. Ancak alınması gereken önlemler ve atılması gereken adımlar belirlenirken ekonomik ve sosyal olarak da en doğru kararların verilmesi günü kurtarmak yerine geleceğe yönelik emin adımların atılmasında çok büyük bir gereklilik olarak yer almaktadır.
Bu yüksek lisans tezi kapsamında genel anlamda, aktif deprem bölgesinde yer alan geçmiş döneme ait standartlara uygun yapıldığı bilinen mevcut bir yapının en güncel standartların yer aldığı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 uyarınca deprem performansının belirlenmesi detaylı olarak açıklanmaktadır. Deprem performansı belirlenirken doğrusal olmayan analiz yöntemlerinden yararlanılmış ve daha güvenilir, gerçeğe yakın sonuçların alınabilmesi için mevcut yapının bulunduğu bölgede geçmiş yıllarda gerçekleşen deprem verileri kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analiz sonucunda yapının yetersiz kaldığı hususlar için alınması gereken önlemler, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'de açıklanan güçlendirme yöntemleri dikkate alınarak belirlenmiş ve uygulanmıştır. Güçlendirme sonrası mevcut yapının Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre bölgede geçmiş yıllarda meydana gelmiş depremler baz alınarak tekrar deprem performansı irdelenmiştir. Güçlendirme maliyeti ile yapının tekrar yapılma maliyetleri "Emlak Vergisine Esas Olmak Üzere 2021 Yılında Uygulanacak Bina Metrekare Normal İnşaat Maliyet Bedelleri" baz alınarak kıyaslama yapılmıştır. Ortaya çıkan sonuçlar ekonomik ve sosyal açıdan yorumlanarak en doğru tercihin yapılmasına yönelik fikir katkısında bulunulmuştur.
Detaylı olarak incelemek gerekirse; bu yüksek lisans tezine ait birinci bölümde çalışmanın girişi, amacı ve çalışma öncesi süreçte hazırlık amacıyla yapılan literatür taramasından bahsedilmiştir.
Bu çalışmanın ikinci bölümünde, mevcut yapının Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre kontrolleri için gerekli kriterleri belirlenmiştir. Yapıya ait teknik özellikler tanımlanmıştır. Yapının bulunduğu bölgede geçmişte gerçekleşen deprem kayıtları elde edilmiştir. Elde edilen bu deprem kayıtlarına göre, yapının deprem performansı belirlenmiştir. Deprem performans analizi sırasında doğrusal olmayan yöntemlerden birisi olan zaman-tanım alanında analiz yönteminden yararlanılmıştır. Bu bölümde ayrıca zaman-tanım alanında analiz yönteminin detaylarından ve uygulanma biçiminden de bahsedilmiştir. Belirtilen aşamalardan sonra yapıya ait taşıyıcı elemanların zaman-tanım alanında analiz yöntemi ile, deprem performans analizleri gerçekleştirilmiştir. İlgili yapıya ait yer değiştirme değerleri elde edilmiştir. İkinci bölümün sonunda elde edilen değerler yorumlanarak bölüm özelinde bir sonuca varılmaya çalışılmıştır.
Yüksek lisans tezinin üçüncü bölümünde ise ikinci bölümde elde edilen sonuçlar ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 15. Bölüm baz alınarak, güçlendirme yöntemine karar verilmesi, bu yöntem sonucunda ulaşılması gereken gereken amaçlardan bahsedilmiştir. Ardından ilgili güçlendirme işlemleri yapılarak mevcut teze ait ikinci bölümde yapılan analizler tekrar edilmiş, güçlendirilmiş yapıya ait taşıyıcı elemanlar, kolon, kiriş ve perdeler, kesme ve eğilme güvenliği açısından irdelenmiştir. Yapının güçlendirme sonrası deplasman değerleri elde edilmiştir. İrdelemeler sonucunda elde edilen değerler ve hesaplamalar ışığında yorumlamalar yapılmıştır.
Yüksek lisans tezinin dördüncü bölümünde, güçlendirme işleminin detaylı ve yaklaşık maliyet analizi, piyasa araştırması yapılarak ve aynı zamanda "Emlak Vergisine Esas Olmak Üzere 2021 Yılında Uygulanacak Bina Metrekare Normal İnşaat Maliyet Bedelleri" baz alınarak hesaplanmıştır. Mevcut bölümde güçlendirme işlemi sırasında maliyet analizinde kullanılan, piyasa araştırması ve resmî belgelerden elde edilen birim fiyatlar kullanılarak yapının günümüz şartlarında aynı mimari özelliklere sahip bir şekilde yapılmak istenildiği durumda yaklaşık olarak ekonomik yükümlülüğü belirlenmiş ve elde edilen sonuçlar hakkında yorumlamalar yapılmıştır.
Yüksek lisans tezinin beşinci ve son bölümünde genel olarak yapılan değerlendirmeler sonucunda yorumlar yapılmış, özellikle mali açıdan sosyal ve ekonomik olarak fikir katkısında bulunulmuş, günümüzde, bu çalışmaya inceleme konusu olan ve şu anda bu gibi yapıların ülkemizde çok sayıda olduğu bilinilen, bu gibi yapılarda atılması gereken adımlar hakkında yorumlamalar yapılmıştır. İyileştirme işlemlerinin teknik ve sosyoekonomik etkileri olmak üzere iki aşamalı biçimde yorumlanmıştır.
Mevcut yapıya ait deprem performans analizinde TBDY2018'e uygun olarak seçilen ve SeismoMatch programı kullanılarak mevcut yapının konumuna göre ölçeklendirilen deprem verilerinin ölçeklendirme öncesi-sonrasına ait; ivme, hız, yer değiştirme değerlerinin detaylı grafikleri ve deprem verilerine ait ölçeklendirme öncesi-sonrasına ait ivme-zaman spektrum grafikleri çalışmanın sonunda ekler kısmında paylaşılmıştır.

Abstract:
Natural disasters are inevitable circumstances for countries and our world. It is essential to take necessary precautions with scientific approaches since the time of their occurrence will never be known exactly. Particularly in Turkey, since it is found on the Eurasia plate which is located between Asia, Europe, and Africa, this situation causes certain regions of our country to be at earthquake risk. The steps to be taken to survive a possible earthquake with the least damage are primarily the duty of everyone, especially the duty of civil engineers. In order to prevent loss of life in a possible earthquake, it is crucial to make sure that all the residential buildings, infrastructures and superstructures are safe.
Earthquake maps and existing risks are changing and progressing day by day depending on scientific developments. In this context, new standards are emerging depending on the developments in each period. In addition, as the control mechanism increases and becomes more reliable, safer structures are being built compared to the previous period. The structures that have not been subjected to sufficient inspection and not built in accordance with the standards are lacking today's engineering innovations. In fact, even the structures built according to the standards of the past may become unable to adapt to the developing and growing engineering reforms. To prevent major loss of life and property that may occur in a possible earthquake, the existing structures built in the past should be controlled in compliance with today's standards, and necessary precautions must be taken for insufficient structures. However, while determining the precautions to be taken and the methods to be followed, making the right decision economically and socially is a great necessity to take solid steps for the future instead of saving the day.
The overall scope of the master's thesis, in compliance with the Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBEC2018), is the determination of the seismic performance of an existing building that has been built according to the past standards at an active seismic area. While determining the earthquake performance, nonlinear analysis methods were used. To obtain more reliable and realistic results, the analysis was carried out using the earthquake data of the previous years in the region where the existing building is located. As a result of the analysis, the inadequate parts of the building have been identified and strengthening methods have been implemented in accordance with the Turkish Building Earthquake Code 2018. According to the past earthquakes that occurred in the region, the earthquake performance of the reinforced building has been examined in line with the Turkish Building Earthquake Code 2018. The comparison between the strengthening costs and the reconstruction costs of the building were made based on the "Normal Construction Costs of Building per Square Meter" which is stated in the 2021 Real Estate Tax Law published by the Official Gazette of the Republic of Turkey in 2020. The results were interpreted economically and socially, and an idea was contributed to offering the best choice.
To examine the Master's thesis in detail; 
In the first part of the thesis, the introduction and the purpose of the thesis as well as the literature review conducted in the pre-thesis phase are mentioned.
In the second part of this study, the necessary criteria for the controls of the existing building according to the Turkish Building Earthquake Code 2018 are determined and the technical features of the building are defined. Records of earthquakes that took place in the past in the region where the building is located were obtained. According to these earthquake records, the earthquake performance of the building was determined by using one of the non-linear methods of the time-history analysis method. Moreover, the details of the analysis method in the time-history field and its application are also mentioned in this section. Afterward, earthquake performance analysis were carried out with the analysis method in the time-history domain of the structural elements of the existing building. As a result, the displacement values of the related structure were obtained. The outcomes were interpreted and an attempt was made to reach a conclusion in this particular section.
In the third part of the Master's thesis, based on the results obtained in the second part and Turkish Building Earthquake Code 2018 Part 15, the decision upon the strengthening method and the objectives to be obtained through the method were mentioned. Then, the strengthening methods implemented and the analysis in the second part of the thesis was repeated for bearing elements, columns, beams and shear walls of the existing building in terms of shear and bending safeties. Lastly, the interpretations were made with respect to the calculations and the results through the analysis. 
In the fourth part of the master's thesis, the detailed and approximate cost analysis of the strengthening process has been calculated by conducting market research as well as basing "Normal Construction Costs of Building per Square Meter". In the cost analysis of the strengthening process, unit prices obtained from the market research and official documents are used. An approximate valuation of the strengthening was determined in case the building is desired to be rebuilt with the architectural features of today's conditions. Lastly, the interpretations were made in regards to the results obtained.
In the fifth and last part of the master's thesis, a comparison between the pre-strengthening and post- strengthening conditions of the building has been made and comments have been provided as a result of the evaluations made in general along with the consideration of financial matters as well as social and economic aspects. Knowing that the number of structures built according to the past standards is significantly high, interpretations about the steps to be taken in regards to the subject of examination for the thesis were made in two stages as the benefits and costs of the improvement processes of these structures.
In the earthquake performance analysis of the existing building, the earthquake data are selected in accordance with TBEC2018 and scaled according to the location of the existing building using the SeismoMatch program. The detailed graphs of acceleration, velocity and displacement vectors along with the acceleration-time spectrum graphs in the pre-post scaling of the earthquake data, are shared in the appendices at the end of the thesis.