Çelik yapılar depremde nasıl davranır?

Doğru projelendirilip doğru yapılan çelik bir bina depremde genellikle iyi davranır: hafif olduğu için daha az deprem kuvveti alır, sünek olduğu için kırılmadan önce eğilir ve enerjiyi sönümler. Ama bu avantajlar kendiliğinden gelmez. Çelik bir yapının güvenliğini profilin kalınlığından çok bağlantıların, çaprazların, temele bağlantının ve kaynak işçiliğinin kalitesi belirler. Depo, atölye ya da ahır yaptıracak bir işletme sahibinin bakması gereken yer de tam olarak burasıdır.

Çeliği depremde avantajlı kılan iki özellik

Hafiflik. Deprem kuvveti, binanın kütlesiyle doğru orantılıdır. Aynı açıklığı geçen çelik bir çatı, betonarme bir döşemeden çok daha hafiftir. Bu yüzden depremde temele ve taşıyıcılara binen yük de daha azdır.

Süneklik. Çelik, kapasitesini aştığında birden kırılmaz; önce şekil değiştirir, uzar, eğilir. Mühendisler bu özelliği bilinçli olarak kullanır: depremde belirli elemanların kontrollü biçimde akmasını, böylece enerjinin bu elemanlarda harcanmasını hedefler. İyi tasarlanmış bir çelik yapı ağır bir depremden sonra hasarlı olabilir; tasarımın hedefi, bu durumda bile içindekilerin can güvenliğini korumaktır.

Bu iki özellik, çeliğin geniş açıklıklı depo, garaj, ahır ve atölye binalarında sık tercih edilmesinin nedenlerinden biridir.

Zayıf halkalar: hasar çoğunlukla nerede başlar

Çelik yapılarda sorun genellikle malzemede değil, parçaların birleştiği yerlerdedir.

• Bağlantılar: Kolon ile kiriş, kiriş ile çapraz arasındaki kaynak ve bulonlar. Eksik ya da yüzeysel kaynak, yanlış sınıf bulon ve sıkılmamış somun, sünek bir yapıyı gevrek hale getirir.
• Burkulma: İnce ve uzun elemanlar, özellikle basınç alan çaprazlar, yükü taşımadan yana doğru bükülebilir. Bu, hesapta öngörülmesi gereken bir durumdur.
• Ankraj ve temel: Kolonların temele bağlandığı ankraj bulonları ve taban plakaları, bütün yükün zemine aktarıldığı yerdir. Zayıf bir ankraj, sağlam bir iskeleti de devirebilir.
• Pas: Boyası bozulmuş, su biriktiren detaylar zamanla kesit kaybına yol açar.
• Yangın: Çelik yüksek sıcaklıkta dayanımını hızla kaybeder. Kullanıma göre yangın yalıtımı gerekebilir.

Bir de sonradan eklenen yükler var. Çatıya kurulan güneş panelleri, tavana asılan raflar, vinç rayları ya da soğuk oda üniteleri, ilk hesapta olmayan yüklerdir. Hafif bir çelik çatı bu ek yükler için tasarlanmamışsa hem kışın kar altında hem de depremde zorlanır. Böyle bir eklemeyi planlıyorsanız, bunu proje aşamasında söyleyin ya da sonradan eklemeden önce mühendise hesaplatın.

Taşıyıcı sistem seçenekleri

Çelik binalarda depreme karşı direnç farklı sistemlerle sağlanır. Hangisinin seçileceğini açıklık, yükseklik, kullanım ve deprem tehlikesi belirler.

Sistem	Nasıl çalışır	Nerede tercih edilir
Moment aktaran çerçeve	Kolon-kiriş birleşimleri rijittir, yatay yükü çerçevenin eğilmesiyle karşılar	Kapı ve geçiş için açık cephe istenen garaj, atölye
Çaprazlı çerçeve	Çaprazlar yatay yükü doğrudan temele indirir, yapı daha az yer değiştirir	Depo, ahır, uzun cepheli işletme binaları
Karma çözüm	Bazı akslarda çapraz, bazılarında rijit çerçeve	Hem açıklık hem rijitlik gereken binalar

Seçimi işletmenizin ihtiyacı başlatır: forkliftin, kamyonun ya da hayvanların nereden gireceği, hangi duvarın açık kalacağı. Bunları projeden önce mühendise anlatmak, sonradan çaprazı söküp kapı açma gibi tehlikeli değişikliklerin önüne geçer.

Projeden montaja: güvenliği belirleyen adımlar

1. Zemin etüdü ve temel. Hafif bir çatı bile rüzgârda ve depremde temele çekme ve devirme kuvveti aktarır. Temel, zemine göre hesaplanmalıdır.
2. Statik proje. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nin çelik binalara ait kuralları ve çelik yapılar için tasarım esaslarına göre hazırlanır. Kar ve rüzgâr yükü de aynı hesapta yer alır.
3. İmalat. Profiller projedeki sınıf ve kesitte olmalı, kaynaklar yetkin kaynakçılar tarafından yapılmalıdır. Kritik kaynaklarda muayene istenebilir.
4. Montaj. Bulonlar projedeki sınıfta olmalı ve gerektiği gibi sıkılmalıdır. Montaj sırasında geçici bağlantılarla “sonra hallederiz” denen yerler, en sık atlanan noktalardır.
5. Koruma. Astar ve boya ya da galvaniz, su biriktirmeyen detaylar ve gerekiyorsa yangın yalıtımı.

Tokat’ta çelik yapı yaparken

Tokat’ta çelik yapılar için iki yük öne çıkar: deprem ve kar. Fay hattı Kelkit vadisinden geçer; iç kesimlerde ve yüksek yerlerde ise kışlar karlıdır. Geniş açıklıklı hafif bir çatıda kar yükü çoğu zaman hesabı belirleyen yüktür; yanlış hesaplanmış bir çatı, bir deprem beklemeden ilk ağır kışta çökebilir. Yükseklikteki arsalar için kar yükü ve çelik çatı yazısına bakabilirsiniz.

Kuzeydeki daha nemli ilçelerde, ahır ve kompost gibi nemli ortamlarda ise pas koruması ayrıca önem kazanır. Boyanın durumu yılda bir kontrol edilmelidir.

KTC Yapı, Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi’ndeki çelik konstrüksiyon kapalı garajı, hasırlı betonarme radye temel üzerine MR İnşaa Yapıları ile birlikte yaptı. Çeliğin konutta kullanımına bir örnek de gazbeton dolgulu çelik ev projesidir.

Kontrol listesi

• Teklif alırken profil kesitlerinin ve çelik sınıfının projede yazdığından emin olun.
• Kaynak ve bulon bağlantı detaylarının projede çizilmiş olmasını isteyin.
• Ankraj bulonlarının temel betonu dökülmeden önce projedeki yerde olduğunu kontrol ettirin.
• Çaprazları sonradan kapı ya da raf için sökmeyin, kesmeyin.
• Kar ve rüzgâr yükünün hesapta bulunduğunu sorun.
• Boyayı ve bağlantıları yılda bir gözden geçirin, pas görürseniz erken müdahale edin.
• Hazır “paket depo” tekliflerinde temelin ve hesabın teklife dahil olup olmadığını netleştirin.