Deprem Analiz Çeşitleri
“Deprem Analiz Çeşitleri” yazımızı sizler için derledik.
Deprem Analiz Çeşitleri
Yapı analizi , depreme dayanıklı yapı tasarımı ve değerlendirilmesi çalışmalarının temelidir.
Her şey yüzyıldan uzun bir süre önce yapı ağırlığının yüzde onu kadar yatay yükün statik olarak yapıya etkitilmesinin deprem yönetmeliklerinde yer almasıyla başladı. Uzun yıllar boyunca dünyanın pek çok yerinde neredeyse tüm deprem yönetmeliklerinde deprem yükünün mertebesi bu seviyede sabit kaldı.
Olabildiğince basit ama daha fazla basit değil.
Teorik olarak problem oldukça zor çünkü yapıların güçlü yer hareketlerine karşı tepkisi dinamik , nonlineer, ve rastgeledir. Genelde problemlerin çoğunun statik, lineer ve deterministik olduğu yapı mühendisliğinde bu üç karakteristik oldukça sıra dışı.
Deprem yönetmeliklerinde pratik uygulamalar için pek çok sismik analiz yöntemleri bulunmaktadır.
Araştırmalarda en gelişmiş analitik sayısal ve deneysel yöntemlerin yeni bilgilerin geliştirilmesi amacıyla kullanılması gerekirken ,yönetmeliklerdeki deprem analiz çeşitleri Albert Einstein’ in dediği gibi olabildiğince basit ama daha fazla basit olmaması gerekir.
Doğruya yakınsama ve analizin karmaşıklığı arasındaki denge yapının önemine ve analizin amacına göre belirlenir. Hiçbir zaman unutulmamalıdır ki depremler sırasındaki yer hareketi tüm ayrıntılarına kadar tahmin edilemez ki yapıdaki dinamik etkilerde özellikle doğrusal olmayan bölgede oldukça belirsizdir. Aristo ya göre eğitimli bir akıl konunun doğal yapısının izin verdiği ölçüde kesinlikten tatmin olur ve sadece yaklaşıklığın mümkün olduğu yerde kesinlik aramaz.
1960 ve 1970 lerde bilgisayarların çoğalmasıyla , sismik analiz yöntemleri ve yazılımlar çok hızlı gelişti. Günümüzde hesaplama gücü, sayısal yöntemler ve yazılımdaki muazzam gelişmeler sayesinde hesaplama ile ilgili neredeyse hiç sınır kalmadı.
Ne yazık ki yer hareketi ve özellikle elastik olmayan yapı davranışı bilgimiz aynı hızda devam etmedi. Mühendislerin temel yeteneklerinin eskisinden daha iyi olacağını da bekleyemiyoruz.
M. Sözen in 2002 yılında yazdığı gibi “bugün çok özellikli ve güçlü yazılımlara olan kolay erişimle birlikte mühendis çok yapıp az düşünüyor.” Deprem Mühendisliğinde diğer iki dev ismin de konu hakkında yaptığı gözlemler geçerliliğini koruyor. R. Clough sonlu elemanlar yönteminin babalarından biri , “fiziksel bir problemi dijital bir modele dönüştürmede varsayımların geçerliliğine göre bilgisayar çıktısı gerçek fiziksel davranışın detaylı bir fotoğrafını verebileceği gibi ona uzaktan bile hiç benzemeyebilir” demiştir.
V. Bertoro bilgisayarlara güvenmenin endişelenmemiz gereken bazı olumsuz yönleri olduğuna dair uyarıda bulunmaktadır. “Ne yazık ki yapı analizi, tasarımı ve detaylandırmasında bilgisayar kullanan genç mühendisler arasında bilgisayardan çıkan sonuçların otomatik olarak doğru olduğu yönünde bir trend var.”
Bugün tasarım sürecindeki en zayıf halka, geçmişte olduğu gibi hesaplama araçları ile değil güvenilir veri eksikliği ve sınırlı yetenekli tasarımcılar tarafından temsil ediliyor.
Mesleğin ortalama sınırlı yeteneklerinin bir göstergesi, tüm kütlesi tepe noktasında toplanmış basit bir betonarme köprü ayağı tam ölçekli modelinin altı adet ardışık tek eksenli yer hareketine karşı tepkisinin tahmini yarışmasının sonuçlarıdır. Kolon testler sırasında düzeltilmemiş veya tamir edilmemiştir. İlk yer hareketinde kolon elastik bölgede deformasyon yapmıştır. İkinci test nonlineer tepkinin başlangıcındayken üçüncü testte önemli ölçüde nonlineer hareket gözlemlenmiştir. Her katılımcı veya takım, deplasman , ivme , kalıcı deplasman, iç kuvvetler, lokal uzama, eğrilik vb. yapının tepkileri konusunda tahmin yapmak zorundaydı. 14 ülkeden 41 farklı takımdan tahminler alındı.
Katılımcılar yüksek lisans veya doktora derecesine sahipti. Kendilerine yer hareketleri ve test numunesinin tüm ölçüleri , çelik ve beton malzemenin tüm mekanik özelliklerini içeren yapısal detaylar hakkında bilgiler verildi. Bu şekilde belirsizliklerin en büyük kaynakları olan yer hareketleri ve malzeme karakteristik özellikleri bertaraf edildi. Kalan tek belirsizlik modelleme ve yapısal analizle ilgiliydi. Buna rağmen yapının temel mühendislik tepkileriyle ilgili tahminler çok geniş bir dağılım gösterdi. Medyan tahminlerde deplasmanlar için %35 , ivme için %118 e varan önemli farklar vardı.
Deprem mühendisliği görece oldukça genç bir disiplindir. Çok eski bazı yapılar yüzyıllar boyunca sismik bir yapı analizi olmadan da iyi bir kavramsal tasarımla depreme karşı dayanıklı olabilineceğini kanıtladılar.
Binaların deprem dayanımları ile ilgili ilk kurallar 1699 ve 1755 Peru ve Portekiz deki feci depremlerden sonra benimsenen inşa kuralları ve yükseklik ile ilgili sınırlamalardır. Sismik analiz için ilk mühendislik önerilerinin 1909 da İtalya da yapıldığı görülüyor. Görünüşe göre Housner bu tarihi deprem mühendisliğinin başlangıç tarihi olarak kabul etmiştir.
1978 e kadar olan dönem eşdeğer deprem yükü yöntemi tarafından domine edildi. Eşdeğer statik deprem yükü yöntemi yavaş yavaş dünyadaki tüm sismik ülkelere yayıldı. İlk önce ileri görüşlü mühendisler tarafından kullanıldı daha sonra bina yönetmeliklerine dahil oldu. Bugün bile güncellenen katsayılarla birlikte basit ve düzenli yapıların analizinde yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Bu basit metot pek çok yapının deprem dayanıklı şekilde boyutlandırılmasında yeterlilik dalında zaman testinden başarıyla geçti. Daha iyi metotlar her zaman ortaya çıkabilir ama eşdeğer deprem yükü metodu mesleğimizin tarihinde ilk önemli sıçrama veya zıplama olmaya devam edecektir.
Yapıların deprem anındaki temel davranışlarından üçünden öncelikle dinamik tepki tanıtılacak. Ardından elastik olmayan tepkiler farklı yapısal sistemlere göre azaltılan deprem kuvvetleriyle hesaba katılırken, rasgelelik dolaylı olarak kullanılan güvenlik katsayılarıyla göz önüne alınacak.
