Deprem güÇlendirme teknikleriNİn maliyet-fayda analiZİ

DEPREM SONRASI ZARAR GÖRMÜŞ BİNALARIN GÜÇLENDİRME TEKNİKLERİNİN EKONOMİK AÇIDAN KARŞILAŞTIRILMASI
Yrd. Doç. Dr. Murat GÜNDÜZ

Orta Doğu Teknik Üniversitesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü

Ankara 06531

Selçuk ÇUBUKÇU

63 Sokak Mak-İş Sitesi 26/5

Ümitköy – ANKARA

0532 708 2174

[e-mail]

ÖZET
Günümüzün en büyük kent sorunlarından biri de birçok yapının büyük şiddetli depremlere karşı yeterince dayanıklı olmamasıdır. Deprem güçlendirmelerinin ülkeye büyük bir ekonomik yük getireceği bilinmektedir. Ülke çapındaki güçlendirme faaliyetlerine girilmeden önce bu işlemlerin maliyetleri hesaplanıp planlamasının yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada; okul ve hastanelerin değişik yapı güçlendirme teknikleri kullanılarak, bunlar arasındaki farklar teknik, sosyal ve ekonomik faydalar açısımdan değerlendirilecektir. Esas olarak üzerinde durulacak güçlendirme tekniği, ODTÜ ve DPT’nin ortaklaşa yürüttüğü proje kapsamındaki binaya dışarıdan perde duvar giydirilmesidir. Bu yeni tekniğin, ekonomik ve sosyal fayda açısından eski tekniklere göre daha iyi olduğu düşünülmektedir ve teknik açıdan ise deneylerin tamamlanması beklenmektedir. Bu çalışma, eski ve yeni tekniklerin kıyaslanması üzerine olup aynı zamanda yeni tekniğin fizibilite değerlendirmesini içerecektir.
Anahtar Kelimeler: Deprem, Güçlendirme, Deprem Güçlendirmesi, Maliyet-Fayda Analizi.
1. GİRİŞ
Türkiye aktif deprem kuşaklarının üzerinde bulunan bir ülkedir. Geçmişteki büyük şiddetli depremler, ülkemize büyük ekonomik kayıplar ve ölümler getirmiştir. Büyük kayıpların en büyük sebebi, binaların deprem şartnamelerine uyulmadan yapılması ve denetim eksiklikleri sebebi ile oluşan işçilik hatalarıdır. Beklenen büyük şiddetli depremlere karşı acil önlemler alınması gerekmektedir. Bu önlemler, hali hazırdaki binaların güçlendirilmesi-yeniden inşaası, yeni yapılacak binaların sıkı denetimi ve yerleşim planlarının oluşturulmasıdır.
Ülkemizdeki birçok yapı depreme dayanıklı olarak yapılmamıştır. Özellikle stratejik ve sosyal öneme sahip resmi binalar, ( okullar, hastaneler, kamu binaları, vs.) önceki kötü deneyimlerden de bilindiği gibi depremlere karşı yeterince dayanıklı değillerdir ve bunların güçlendirilmeleri gereklidir. Ülkemizin ekonomik şartları göz önüne alındığında bu güçlendirmeler ve iyileştirmeler büyük bir ekonomik yük oluşturmaktatır. Bu sebepten ülke çapındaki bina güçlendirmelerine girişilmeden önce iyi bir planlama ve maliyet hesabı yapılması zorunludur. Bu çalışmada, geliştirilmekte olan binalara dışarıdan perde giydirilmesi tekniğini, teknik avantaj, maliyet ve sosyal fayda açılarından incelenecektir.
Daha deney aşaması tamamlanmamış olsa da bu tekniğin umut verdiği görülebilir. Kağıt üzerindeki hesapları, mukavemet açısında bir sorun olmadığını, ayrıca temel kazısı ve temel inşaasında kolaylıklar getirdiğini göstermektedir. Ekonomik olarak baktığımızda ise daha ucuza çıkacağını tahmin etmekle beraber, ayrıntılı fiyat analizi gerektirmektedir. Sosyal açıdan bakıldığında ise; inşaat süresince bina kullanımına izin vermesi, okullardaki eğitim sürekliliğini ve hastanelerdeki insanların sağlığını düşündüğümüzde sosyal fayda açısından değer biçilemeyecek kadar büyük bir yarar sağlamaktadır.

2. Güçlendirme Teknikleri
2.1 Eski Yöntemler
2.1.1. Perde Duvar Güçlendirmesi
Binanın bazı tuğla duvarlarının yıkılıp yerine demir donatılı beton perde duvar eklenmesidir. Bu perde duvar temelden başlayıp binanın en üst katına kadar uygulanmalıdır. Perde duvar uygulanacak duvarlar seçilirken simetrik olması göz önüne alınmalıdır. Yatay yüklere karşı çok büyük dayanım sağlar.
Bu teknik bilinen en iyi güçlendirme tekniğidir. Binaya sağladığı deprem dayanımı en fazla olan tekniktir. Yapım süresi uzundur ve inşaat süresince bina kullanılamaz. Bir diğer zayıf yanı ise perde duvarın inşaası için gerekli olan temelde bazı sorunların baş göstermesidir. Hali hazırdaki binanın içinde kazı yapılması oldukça zordur ve her zaman yeteri kadar temel kazısı yapılamamaktadır, dolayısıyla perde duvar temelinde yetersizlikler görülebilmektedir. Mukavemet analizlerindeki rijit temel varsayımına aykırı durumlar gözlemlenebilir. Ayrıca hali hazırdaki kiriş ve kolonlara bağlantısı iyi sağlanmalıdır. Bu sebeplerden ötürü yapısal dayanım hesaplarında %25 lik bir güvenlik faktörü uygulanır.
2.1.2. Karbon Fiber Donatılı Polimer (Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)
Bu teknik karbon fiber donatılı polimer tabakaların kiremit iç duvarlar üzerine uygulanmasıdır. Bir nevi perde duvar gibi çalışır. Bina içinde inşaat yapılacağı için yine inşaat süresince bina kullanılamaz.
Araştırmalar sonucunda perde duvar uygulamasına göre maliyetinin fazla olduğu ve sağladığı dayanımın daha az olduğu tespit edilmiştir. Yalnız bu teknik üzerindeki ODTÜ ve TÜBİTAK’ın yaptığı araştırmalar arasındaki sonuçların çok farklılıklar gösterdiği görülmüştür. Bu tekniğin daha fazla incelenmesi gerekmektedir. İnşaat süreleri ve diğer faktörlerinde göz önüne alınması gerekmektedir.
2.1.3. Kolon Giydirmesi
Yetersiz boyutlardaki kolonların boyutlarının büyütülmesidir. Genel olarak dikey yükler için uygulanır.
Bu teknik, perde duvar güçlendirmesiyle ve CFRP’yle beraber uygulanabilir. Yine bina inşaat süresince kullanılamaz ve kolona bitişik duvarların belli ölçüde yıkılmasını gerektirir. Bu teknik tek başına çok fazla fayda sağlamaz.
2.2. İnceleyeceğim Proje Aşamasındaki Teknik
2.2.1 Dıştan Giydirmeli Perde Duvar
Binanın dışına, kolonların dış yüzeylerine bağlanacak şekilde perde duvarlar yapılmasını içeren bir tekniktir. Normal perde duvarlar gibi temelden başlayıp en üst kata kadar çıkılır. Duvar binanın dışında olduğundan temel kazısı kolaylıkla istenen ölçülerde yapılabilir. Perde duvarın bütünlük arzetmesi sonucunda kalıp yapımında ve beton sıkıştımasında kolaylıklar sağlar. Bina içine yapılacak perde duvarlarda kalıp hazırlama, beton dökme ve sıkıştırmada sorunlar görülür. Ayrıca binanın içine girilmediğinden, inşaat süresince binanın kullanımını belli ölçülerde kısıtlamaz.
Bu yöntemde perde duvarın kolonlara ve kirişlere dış yüzeylerinden bağlanması bazı bağlantı sorunları doğurabilir. Bu durum yöntemin bir eksisi olarak görülebilir, fakat detaylı incelemer yapılmalıdır.
Bu teknik daha hala proje aşamasında olduğundan, artı ve eksileri detaylı analizlerle incelenecektir. Kağıt üstünde herşey olağan görülmekle beraber deneyleri tamamlanmış değildir. Yapım süresi, maliyet ve yapı süresince binanın kullanılabilirliği en büyük artıları olarak ön görülmektedir.
3. Maliyet-Fayda Analizi
Maliyet-fayda analizi değişik stratejiler arasında en ekonomik ve en fazla yarar sağlayacak olana karar vermede çok gerekli bir incelemedir. Karar vericiler maliyet-fayda analiziyle uygun ve verimli olmayan projeleri eleyerek zamandan ve kaynaktan tasarruf ederler.
İlk olarak yeni tekniğin detaylı maliyet hesabı yapılacaktır. Bu maliyet tahmini bütün harcama kalemlerini ve bunların maliyetlerini içerir. Maliyet içine, dizayn ve mühendislik maliyeti, malzeme maliyeti, işçi maliyeti, ekipman-makine maliyeti ve genel giderler dahil edilecektir. Her bir kalem için birim maliyetler hesaplanıp, herbir değişik proje için maliyet hesabını mümkün kılıp yurt çapındaki bütün güçlendirilecek kamu binalarının toplam maliyeti kolaylıkla hesaplanabilecektir.
Maliyet hesabı yapılırken, binanın çeşidi, kapladığı alan, binanın bulunduğu sismik bölge ve zemin tipi göz önüne alınacaktır. Bu faktörler uygun katsayılara dönüştürülerek, uygun kalemlerin birim maliyetleriyle çarpılması ile modifiye edilecek ve en son birim maliyetler bu faktörleri de içerecek şekilde hesaplanmış olacaktır. Böylece yurt çapındaki her çeşit bina, bulunduğu sismik bölge, kapladığı alan ve zemin çeşidi ne olursa olsun, deprem güçlendirme maliyeti birim fiyatlar üzerinden kolaylıkla hesaplanabilenecektir.
Fayda tahmini, maliyet-fayda analizinin en zor kısmıdır. Kurtarılacak hayatlar, acil durumlarda kamu binalarının hizmet verememesinin sebep olacağı sosyal sorunlar ekonomik olarak hesaplaması oldukça zordur. Bu yüzden bu çalışmada değişik güçlendirilme teknikleri sonrası beklenen deprem hasarının tesbiti ile ekonomik fayda belirlenecektir. Ayrıca yapım aşamasındaki binanın kullanılabilirliği de sosyal fayda açısından düşünülecektir. Tabiki yapım süresi de bu sosyal fayda hesabının faktörlerinden biri olacaktır.

4. SONUÇ
Bu çalışmada, Türkiye’deki okul ve hastaneler için yapılması gereken deprem güçlendirmelerinin analizi yapılacaktır. Eski yöntemlerden olan perde duvar güçlendirmesi, karbon fiber donatılı polimer (CFRP) ve kolon giydirmesi tekniği ile ODTÜ ve DPT ortak projesiyle yeni geliştirilmekte olan dıştan giydirmeli perde duvar güçlendirme teknikleri karşılaştırılacak. Fakat, esas olarak bu yeni teknik üzerinde detaylı çalışmalar yapılacaktır. Yeni sistemin yapısal performans açısından, hesaplamalar doğrultusunda, bir eksiğinin olmadığı görülmüş olup yapım kolaylıkları içermesi ve binanın belli ölçülerde kullanımına izin vermesi dolayısıyla diğer yöntemlerden daha iyi olduğu düşünülmektedir. Yapılacak olan deneyler ve detaylı maliyet-fayda analiziyle yeni sistemin bilimsel olarak diğer tekniklere oranla ne kadar daha başarılı olduğu araştırılacaktır.
Maliyet-fayda analizinde detaylı birim maliyetler hesaplanıp, yurt çapında bütün okul ve hastanelere uygulanabilir hale getirilmesi planlanmaktadır. Böylece devletimiz, ülkeye büyük ekonomik yük getirecek yurt çapındaki okul ve hastane güçlendirmelerine başlamadan önce ekonomik kaynakları iyi hesaplayıp, bu kaynakları planlama olanağına sahip olabilecektir.

5. KAYNAKLAR
Çetinceli, S., Cost-Benefit Analysis for Various Rehabilitation Strategies, Master Thesis, 2005
FEMA-156 Federal Emergency Management Agency, Second Edition Typical Costs for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, Vol. No. 1, 1994
Yanmaz, Ö., Luş, H., Yapı Güçlendirme Yöntemlerinin Fayda-Maliyet Analizi,