Tesisatlarda Sismik Koruma

Eren KALAFAT, Makine Mühendisi, MBA

1. Deprem Nedir?

2. Türkiye’nin Depremselliği

Depremin sözlük anlamı ‘‘Yer kabuğunun derin katmanlarının kırılıp yer değiştirmesi veya yanardağların püskürme durumuna geçmesi yüzünden oluşan sarsıntı, yer sarsıntısı, hareket, zelzele’’ olarak belirtilmiştir.

Yer kabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin, dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsma olayına ‘‘DEPREM’’ denir. Deprem, insanın hareketsiz kabul ettiği ve güvenle ayağını bastığı toprağın da oynayacağını ve üzerinde bulunan tüm yapıların da hasar görüp, can kaybına uğrayacak şekilde yıkılabileceklerini gösteren bir doğa olayıdır. Depremlerin meydana gelmesi; yerkabuğunu oluşturan levhaların birbirine sürtünmeleri, birbirlerini sıkıştırmaları, birbirlerinin üstüne çıkmaları veya altına girmeleri gibi jeolojik hareketlerden kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla dünyada meydana gelen depremlerin hemen büyük çoğunluğunun, bu levhaların birbirlerini zorladıkları levha sınırlarında dar kuşaklar üzerinde oluştukları söylenebilir. Günümüzde dünya üzerinde varlığı bilinen ana tektonik levhalar Şekil 1’de görülmektedir.

Dünyamızda en büyük ve en çok zarara yol açan depremlerin yaşandığı iki önemli deprem kuşağından biri, Japonya’yı ve Kuzey Amerika kıtasının batısını etkileyen Pasifik Deprem Kuşağı, diğeri ise Türkiye’yi etkileyen Akdeniz - Hima-laya deprem kuşağıdır.

Avrasya - Afrika - Arap ana tektonik levhaları arasında bulunan Türkiye’nin (Şekil 1) bu büyük levhalar arasında yer alan nispeten küçük daha fazla sayıda levha-dan ötürü neredeyse tamamının deprem kuşağı içinde olduğu bir gerçektir (Şekil 2).

Şekil 1. Dünyadaki ana tektonik levhalar

Şekil 2. Türkiye’deki tektonik levhalar

Şekil 7. Esnek bağlantısız ekipman - boru birleşiminde hasar oluşumu

Şekil 8. Yanlış monte edilmiş sismik izolatörün kaidede yaptığı hasar

Şekil 3. Kaideye bağlanmamış ekipmanlar

Şekil 4. Sismik korumasız (açık yaylı) izolatörlü ekipmanda hasar oluşumu

Şekil 5. Yetersiz dayanımda izolatör seçimi

Şekil 6. Sertifikasız sismik sınırlandırıcı

2. Tesisatlarda Deprem Hasarları

Depremler tarih boyunca yıkıcı hasarlara ve can kayıplarına sebep olmuş doğal afetler-dir ve günümüzde büyük kayıplara sebep olmaktadırlar.

Modern binalardaki tesisatların maliyeti, artık binaların toplam maliyeti içinde çok büyük oranlara varmaktadır. Soğutma grupları, soğutma kuleleri, kazanlar, klima santralleri, pompalar, hidroforlar, jeneratör-ler vb tesisat ekipmanları ve bu ekipman-lara bağlı boru ve kanal tesisatları ciddi bedellere mal olmaktadır.

Ancak maddi kaygılardan çok daha önem-lisi can güvenliğidir. Örneğin bir binadaki yangından korunma ve acil durum sistem-leri, ancak tesisatlar sayesinde çalışır vazi-yette olabilmektedir. Uluslararası sigorta kurumlarının yaptığı araştırmalara göre, bir deprem sonrasında meydana gelen hasarların ve kayıpların %80’e varan kısmı yangınlardan kaynaklanmaktadır.

Aşağıdaki şekillerde önlem alınmamış ve/veya yanlış alınmış bazı tesisatlarda ve ekipmanlarda meydana gelen deprem hasarları görülmektedir.

Şekil 3’te kaidesine bağlanmamış bir soğutma grubunun devrildiği görülmek-tedir. Şekil 4’te açık yaylı izolatörlerle monte edilmiş bir çatı tipi klima (rooftop) cihazında meydana gelen hasar görülmektedir. Açık yaylı izolatörler birlikte sismik sınırlandırıcı kullanılması gerekmektedir.

Şekil 5’te yetersiz dayanımda seçilmiş muhafazalı izolatörlerde hasar oluşumu görülmektedir. Şekil 6’da sismik yüklere karşı dayanımı hesap edilmemiş ve geli-şigüzel imal edilmiş sınırlandırıcılardan kaynaklanan bir hasar görülmektedir. Sis-mik korum amacıyla kullanılacak tüm ürün-lerin sertifikalı olması gerekliliği bu örnekte gözler önüne serilmiştir.

Şekil 7’de bir soğutma grubuna esnek bağlantı elemanı kullanmadan bağlanmış boru hattının sebep olduğu hasar görülme-ktedir. Şekil 8’de ise bir sismik izolatörün be-ton kaideye yanlış bağlanmasından ötürü meydana gelen hasar görülmektedir.

Yukarıdaki örneklerden görüldüğü üzere, tesisatların sismik koruması sadece bazı donanımların monte edilmesinden ibaret bir konu değildir. Öncelikle ilgili yönetmelik ve/veya bina kodlarına göre yapılacak sismik yük hesaplarına uygun donanımların seçilmesi, daha sonra ise bu donanımların yine doğru mühendislik detaylarına göre monte edilmeleri şarttır. Gerek donanımların gerekse mühendis-lik hizmetlerinin alanında uzman yetkin kuruluşlardan alınması, projenin doğru olması için hayati derecede önemlidir.

Eylül-Ekim 2006 2

4. Tesisatlarda Sismik Korumanın Tarihçesi

Depremler eski çağlardan beri var olmaktadır. Ancak depremlere karşı oluşturulan tasarım kriterleri halen gelişmekte olan bir konudur. Günümüzde en gelişmiş deprem yönet-meliklerinin yazıldığı ülkelerden biri olan ABD’de depreme karşı dayanımı konu alan ilk yönetmelik, 1906 yılındaki büyük San Francisco depreminden sonra şehrin yeniden kurulması sırasında hazırlanmıştır. Yönetme-likte belirtilen sismik yük, rüzgârdan veya depremden kaynaklanabilecek 30 PSF (1.436 Pa) bir yüktü.

ABD’de bir yönetmelikte sismik korumayla ilgili maddeler ilk kez UBC’nin (Tekdüze Bina Kodu) 1927 basımında görülmüştür. An-cak bu maddelerde hiçbir zorlayıcı hüküm bulunmamaktaydı. 1960 yılında Califor-nia eyaletinde hazırlanan ve tüm eyalet içerisinde geçerli olan yönetmelik UBC’de yer alıncaya kadar farklı şehirlerdeki çeşitli yönetmeliklerde farklı yaklaşımlara rastlandı. Bu tarihten sonra sismik koruma hakkındaki değişiklikler önce California’daki yönetme-liklerde hazırlanıp, daha sonra UBC’ye ve ora-dan da yerel yönetmeliklere uyarlandı.

1971 San Fernando depremine kadar es-nek olarak bağlanmış (titreşimi yalıtılmış) cihazlara mahsus sorunlara değinen olmamıştı. Bu deprem, mekanik tesisatların ve titreşim yalıtım sistemlerinin günümüz-deki standartlara oldukça benzediği binaların yoğunlukta olduğu teknik bir bölgede mey-dana gelen ilk büyük depremdi. Titreşim yalıtımı yapılmış cihazlar normal bir şekilde yerleştirilmediğinden, depremde oluşan yükler sismik sınırlandırılması yapılmamış yayların serbest bir şekilde salınmasına yol açmıştı. Bu salınımların sonuçları da yıkıcı olmuştu. Cihazlar yerlerinden hareket etmişti (bazıları devrilmiş, zıplamış ve ya-tayda ötelenmişti) ve boru bağlantıları kırılmıştı. O zamana kadar izolatörleri serbest yerleştirmek veya yerle olan bağlantılarını gevşek bırakmak çok yaygın bir uygulamaydı ve deprem bütün bu gevşek cıvataların kopmasına yol açmıştı. Bu olaydan sonra mühendislik çevreleri, tesisatların sismik korunması konusunun özel ilgi gerektiren bir çalışma alanı olduğunu fark etti.

Deprem anında yeryüzünün yaptığı hareket, denizdeki dalgalara benzer yapıdadır. Hem düşey hem de yatay doğrultuda hareketlilik vardır. Yeryüzü, dalgalı ve çırpıntılı bir deniz yüzeyini andırır. İvme grafiklerinde devamlı değişen mertebeler gözlenirken, arada ani sıçrayışlar da meydana gelebilir. Her dep-remin karakteristiği ve yapısı kendisine özgüdür. Yerde oluşan kuvvetler doğrudan yapılara iletilir. Yapılan mühendislik analizle-rinde düşey doğrultuda oluşan ivmelere karşı dayanım daha başarılıdır, çünkü binalar za-ten 1 G (yerçekimi ivmesi) kadar düşey yüke ve hatta emniyet katsayısıyla birlikte daha da büyük düşey yüklere dayanacak şekilde tasarlanmaktadır. Emniyet katsayısında hesa-ba katılan fazladan yük 1 G ivmenin yanında küçük kalan bir yüktür ve depremde oluşan

düşey yükü karşılayabileceği öngörülür. Bina şartnamelerinde öncelikli olarak dikkate alınan yükler yatay yüklerdir.

Son zamanlarda bağlantı yerleri gibi bazı unsurlar için düşey ivmeler de özel olarak dikkate alınmaktadır. Binanın tabanında açığa çıkan deprem yükleri veya kayma gerilmeleri binayı hareket ettirmeye çalışır ve bu hareket binanın kendi doğal frekansında salınmaya başlamasına sebebiyet verir. Göz-lemciler son birkaç sene içerisinde, özellikle Los Angeles’taki Northridge depreminden sonra, düşey yüklerin de önemli olabileceğini keşfettiler. Böylece düşey yüklerin de hesap-lamalarda yer alması gerekliliği doğmuş oldu.

Yer hareketlerini gösteren grafiklerde yaklaşık 10 cm civarında olduğu gözlenen bir hareketin, yüksek binalarda yaklaşık 23 cm genlikli salınımlara yol açtığı gözlenmiştir. Hatta binanın bu 23 cm hareketi yer sarsıntısı dindikten sonra bile devam etmiştir. Bu senaryo her ne kadar çok korkutucuymuş gibi görünse de aynı binanın rüzgâr yüzün-den 15 cm ile 20 cm arasındaki genliklerde salındığını göz önünde bulundurmak ge-rekir. Bu salınımların bizim için bir sorun olup olmadığını belirleyen unsur, yerde meydana gelen ivmelenmenin miktarıdır.

Binaların bu salınım hareketi, şartnamelerdeki tasarım yükünün hesaplanmasındaki bir etken olarak kullanılır. Kuvvet, periyodu (bir salınım turu için geçmesi gereken süre) hesaba katacak şekilde hesaplanır. Periyo-dun, binanın yüksekliği ve yere gömülme miktarıyla bir ilişkisi vardır. Burada hesapla-nan kuvvetlerin, binanın çeşitli bileşenlerine (cihazlar vb dâhil) farklı biçimlerde ve farklı miktarlarda etkidiği düşünülür. Bu farklılıklar ve dağılımlar belli başlı prosedürlere göre belirlenir. Örneğin yay ile titreşim yalıtımı yapılmış cihazlarda yayın esnekliği ve doğal frekansı da hesaba katılır. Yatay kuv-vetler sadece cıvataları kesmeye çalışmayıp, desteklenmiş cihazları da devirmeye çalışırlar.

Analizlerde yatay ve düşey hareketler ayrı ayrı ele alınır, ancak sonuçta elde edilen hareket ne tam bir düşey ne de tam bir yatay hareket-tir. Deprem sırasında oluşan hareket daha çok değişken şiddetli sallanma ve devrilme tarzı bir harekettir. Eğer zorlayıcı kuvvet uzun süre yayın doğal frekansıyla aynı frekansta devam ederse, salınımın genliği giderek büyür. Ancak gerçekte yayla titreşim yalıtımı yapılmış ciha-zlar tam rezonansa girmiş gibi davranmazlar çünkü zorlayıcı kuvvet bir salınımdan çok, durup tekrar başlayan bir darbe yapısındadır. Bu çalkalanma hareketinin zararlarından, çok iyi tasarlanmış bir sınırlayıcı sistem sayesinde kurtulmak mümkün olabilir. Aynı zamanda sınırlayıcı sistem, titreşim yalıtımı yapılmış cihazın çalışması sırasında hafif bir hareket yapmasına izin vermeli, fakat bu hareket izolatörlerin fonksiyonelliğinde herhangi bir kısıtlamaya yol açmamalıdır.

Birçok ulusal yönetmelikte şu cümle yer alır:

“Cihaz, makine ve bunların sabitlenmesini sağlayan bağlantıların tasarımı, bu cihaz ve makinelerin genel tasarım ve detay bilgile-rinde yer almalıdır.” 1 G ivmenin katları veya kesirleri olarak verilen zorlayıcı kuvvetler (bu-rada sadece yatay) birçok faktör göz önünde bulundurularak hesaplanır. Bunlar sismik katsayı, bina önem faktörü, bölge faktörü veya hızdan kaynaklanan ivme faktörü (Av) gibi etkenlerdir. Bölge ve (Av) faktörleri, olası bir depremin şiddetine yönelik bir tahmin belirtirler. Bölgenin sismik aktivitesine bağlı olarak bu etkenler artar. Birçok şartnamede, tasarım kuvvetine bir sismik katsayının ve bir performans kriteri çarpanının eklen-mesi tavsiye edilir. Bunların yanı sıra bazı şartnamelerde bina içindeki konuma ve izo-latörün çökme miktarına (destek noktasının periyodunun binanınkine oranı) bağlı olarak belirlenen kuvvet artımı gibi etkenler de he-saba katılır. Birçok şartname bu son unsur-lardan dolaylı olarak bahseder. Ayrıca bazı şartnamelerde düşey kuvvetlerin, yatay kuv-vetin 1/3’ü olacağından bahsedilir. Bu oran, yapılan gözlemlerle belirlenmiş bir değerdir ve düşey yer ivmelenmelerinin yatay yer ivmelenmelerine oranı olarak ifade edilir.

Tasarım kuvvetleri, dört ana yönetmelik-teki (BOCA, IBC, SBC, UBC) formüllerden faydalanılarak hesaplanır. Tasarımı ya-pan mühendis en güncel sismik tasarım ihtiyaçları için yerel otoritenin yönetmeliğine başvurmalıdır. Tasarım kuvvetleri, esnek bağlantılarla ve/veya bağlantının üst kat-larda olup olmamasıyla ilgili etkenleri de içermeli ve sismik sınırlayıcı ile dübellerin karşılayacağı asgari kuvveti karşılayacak düzeyde olmalıdır. Sorumlu mühendis, aynı zamanda sismik sınırlayıcıların yerel veya ulu-sal yönetmeliklere uygunluğunu da kontrol etmelidir.

Yönetmelikler detaylı analizlerin bulunmaması durumunda tasarım kuv-vetini hesaplarken izlenecek yolları içerir. BOCA ve SBC şartnameleri burada fazla net bir bilgi verememektedirler. Sadece esnek olarak yerleştirilmiş cihazlar için “cihazın ve yerleştiği yerin dinamik özellikleri göz önünde bulundurulacaktır” demekle yetinirler.

Ulusal ve yerel yönetmeliklerde yatay tasarım kuvveti, aşağıdaki faktörlere bağlı olarak hesaplanır: (1) binanın yeri, (2) önem faktörü, (3) bölge faktörü, (4) tesisatın bina içerisinde-ki konumu, (5) cihaz bağlantısı (sabit veya esnek) ve (6) can güvenliği. Yönetmelikte hesaplanan tasarım ivmelenmeleri, fazla aktif olmayan bölgelerdeki esnek bağlı cihazlarda küçük gibi görünse de 1989 Loma Prieta (San Francisco) depreminde bir binanın giriş katındaki ivmelenmelerin tasarım ivmeleri mertebesinde olduğunun belirlendiği ve bu binanın çok yakınındaki bir köprüyolun çökmesi sonucu bir kişinin hayatını trajik bir biçimde kaybettiği örnek dikkat çekicidir. Bu ‘‘küçük’’ ivmelenmeler, tesisatı koruyabilecek bir şekilde mühendislerce dikkate alınmalıdır. Mühendisler bu ivmeleri hesaba katarak,

Eylül-Ekim 20063

cihazların şartnameye göre yerleştirilmesine özen göstermelidirler. Cihaz sabit veya esnek nasıl bağlanırsa bağlansın, cıvataların sis-mik analizi yapılmalıdır. Hiçbir yönetmelikte sürtünme kuvveti sismik kuvvete karşı bir direnç kuvveti olarak dikkate alınmaz. Yatay deprem kuvvetleri, cihazı devirmeye çalışan kuvvetleri ve her yöndeki dönel kuvvetleri de hesaba katarak dübellerin büyüklüğü hesaplanmalıdır. Her şartnamede buluna-bilecek çeşitli dipnotlar çok büyük önem taşıyabilir. Tasarım kriterlerini seçebilmek için problemi iyi tanımlayabilmek ve çok teorik veya çok cılız olmayan çözümler üretebilmek gereklidir. Şartnamelerin gerektirdiği kri-terler yemek tarifi gibidir; iyi tasarlanmış bir ürün için genellikle iyi bir aşçıya (mühendis/tasarımcı) gereksinim duyulur.

Uluslararası alanda geçerliliği en fazla olan deprem yönetmelikleri, dünya üzerinde yıkıcı depremlerin yaşandığı bölgelerin başında gelen A.B.D.’de yayınlanmaktadır. Gerek bu ülkede gerekse dünyanın birçok bölgesinde halen yürürlükte olan şartnamelerin sırasıyla Tekdüze Bina Kodu (UBC – Uniform Building Code) 1997 ve BOCA 1996 ile birlikte Kanada kökenli Ulusal Bina Kodu (NBC – National Building Code) 1996 olduğu söylenebilir. An-cak Uluslararası Kod Konseyi (ICC – Interna-tional Code Council) tarafından yayınlanan ve 2006 yılı itibariyle yürürlükte olan en geçerli deprem standardı Uluslararası Bina Kodu (International Building Code) IBC–2003’ tür.

Yine büyük ve yıkıcı depremlerin yaşandığı bir ülke olan Japonya’da geçerli deprem yönetmeliği, Japon Standart Bina Yasası (The Building Standard Law of Japan) 2004 ‘ün içinde yer almaktadır. Ancak gerek Japon yönetmeliğine gerekse büyük depremlerin yaşandığı diğer ülkelerin (Avustralya, Yeni Zelanda, Güney Amerika ülkeleri, İran ve Hazar Denizi bölgesi ülkeleri) yerel yönet-meliklerine, uluslararası projelerde geçerli yönetmelikler olarak pek rastlanmamaktadır. Ayrıca Avrupa kıtasının deprem tehlikesinden nispeten uzak olması, sismik önlemlerle ilgili teknik şartnamelerin gelişmiş Avrupa dev-letlerinin ilgi alanına girmemesinin sebebi olarak gösterilebilir.

IBC–2003 yönetmeliğinin yanı sıra, yine A.B.D.’de deprem güvenliği konusunda faaliyet gösteren en büyük kuruluş olan Federal Afet Yönetim Kurumu – FEMA (Fe-deral Emergency Management Agency) tarafından yayınlanan standartlar gelmekte-dir. Bunlar arasında “Mekanik Ekipmanlarda Sismik Sınırlandırma (FEMA 412)”, “Elektrik Ekipmanlarında Sismik Sınırlandırma (FEMA 413)” ve “Hava Kanallarında ve Borularda Sis-mik Sınırlandırma (FEMA 414)” gibi doğrudan tesisatlara yönelik olanlarıyla birlikte; “Sağlık Tesislerinde Sismik Tedbirler (FEMA 150)”, “İlk ve Orta Dereceli Okullarda Sismik Tedbirler (FEMA 149)” vb gibi bina kullanım amacına

yönelik olanları da mevcuttur.

FEMA, 356 numaralı şartnamesinde bir deprem anında ve sonrasında binalardaki ve tesislerdeki yapısal olmayan elemanlardan (tesisatlar vb) beklenenleri derecelendirmiş ve böylelikle 4 kademeli bir performans düzeyi sıralaması oluşturmuştur. Bunların açıklaması aşağıda kısaca yapılmıştır:

İşlevsellik Performans Seviyesi

Yapısal olmayan elemanlarda işlevsellik performans seviyesi “yapının deprem sonrası hasar durumunda, yapısal olmayan elemanlarının (tesisatların vb) deprem ön-cesindeki fonksiyonlarını aynı şekilde devam ettirebilmeleri” durumu olarak tanımlanabilir.

Bu performans seviyesi yapıdaki acil durum, yangından korunma, aydınlatma, mekanik ve elektrik tesisatları ve bilgi işlem sistem-lerinin büyük bir bölümünün işlevlerini ye-rine getirmeye devam ettiği veya bu sistem-lere yapılacak küçük tamirat işlemleri ile eski durumlarına devam etmelerinin mümkün olduğu durumdur. Bu özel yapısal olmayan performans seviyesi yapı mühendislerinin ilgi ve uzmanlık alanına girdiği için söz konusu elemanların deprem sonrasında bu perfor-mans seviyesini göstermesi, ancak sismik ko-ruma yapılmasıyla mümkün olacaktır.

Özellikle kuvvetli bir yer hareketi sonrası hastane, haberleşme merkezleri, elektrik üre-tim merkezleri gibi ilk kullanılacak yapılarda bulunan elektronik ve mekanik sistem-lerin deprem güvenliği için sismik koruma yapılması hayati derecede önemlidir. Özellikle hastanelerdeki sistemlerin deprem esnasında dahi işlevlerini yerine getirebilmeleri, can güvenliğinin tam sağlanması için gereklidir.

Hemen Kullanım Performans Seviyesi

Yapısal olmayan elemanlarda hemen kullanım performans seviyesi “deprem sonrasında yapıdaki giriş-çıkış kapıları, merdi-venler, asansörler, acil aydınlatma sistemleri, yangın alarm sistemleri gibi sistemlerin genel olarak işlevlerini sürdürebilmekte olduğu du-rum” olarak tanımlanabilir.

Söz konusu performans seviyesinde bazı camlarda küçük kırıklar ve bazı yapısal ol-mayan elemanlarda hafif hasar meydana gelebilir, ancak binada yapısal olarak hiçbir tehlike yoktur. Binada genel bir temizlik ve düzenleme yeterli olacaktır. Genel olarak bu performans seviyesinde, yapıdaki elektrik ve mekanik sistemler için önlemler alınmalı ve işlevlerini sürdürmeleri sağlanmalıdır. Ancak bazı sistemlerin doğrultularında ve konumlarında küçük değişmeler ve sistem-lerin içinde küçük hasarlar meydana gelmiş olabilir. Konut tarzı yapılarda bulunan ısıtma, su tesisatı, doğal gaz ve haberleşme sistem-leri işlev dışı kalabilir, ancak yapısal olmayan elemanlardan kaynaklanabilecek can kaybı riski oldukça düşüktür.

Bu performans seviyesi özellikle hastaneler ve haberleşme merkezleri için yeterli güvenliği sağlayamayabilir. Ancak yüksek nitelikli ofis vb binalar için tercih edilebilir.

Can Güvenliği Performans Seviyesi

Yapısal olmayan elemanlarda can güvenliği performans seviyesi kısaca “deprem sonrasında binadaki yapısal olmayan eleman-larda hasarın meydana geldiği, ancak bu hasarın can güvenliğini tehlikeye atacak boyut-ta olmadığı” duruma karşılık gelmektedir.

Söz konusu performans seviyesinde, bina-daki yapısal olmayan elemanlar (tesisatlar vb) oldukça hasar görmüştür ve hasarın maddi boyutu oldukça fazladır, ancak yapısal olmayan elemanlar bulundukları yerlerden çıkıp düşmemiş ve binanın içinde veya dışındakilerin can güvenliğini tehdit edecek durumda değildirler. Binadaki hafif yapısal olmayan elemanların yarattığı enkazlar çıkışları kısmen kapatabilir; havalandırma, sıhhî tesisat ve yangın sistemleri zarar göre-bilir ve işlevlerini yitirebilir. Bu performans seviyesinde yapısal olamayan elemanlardan kaynaklanan yaralanmalar meydana gelebilir, ancak binada genel olarak can güvenliğini tehdit edecek riskler oldukça düşüktür. Yapıdaki yapısal olmayan elemanların yeniden işlevsel durumlarına getirilmesi za-man ve maliyet alan bir işlemdir.

Bu performans seviyesi, ancak deprem sonrasında uzun süre kullanım dışı kalmasının mahsur teşkil etmeyeceği depo vb gibi bi-nalarda tercih edilebilir.

Riski Azaltılmış Performans Seviyesi

Yapısal olmayan elemanların riski azaltılmış performans seviyesi kısaca “deprem sonrası hasar gören yapısal olmayan elemanların düşme tehlikesi meydana gelebilecek durumu” olarak tanımlanabilir. Bu durumda dış ortama yüksek zarar verebilecek olan yapısal olma-yan elemanların, insanların çok bulunduğu yerlere düşmelerinin engellenmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır.

Söz konusu performans seviyesinde, deprem sonrası yapısal olmayan elemanlarda ol-dukça ağır hasar meydana gelmektedir; ancak parapet, dış cephe panelleri, ağır kaplamalar, asma tavanlar, büyük raflar gibi düşme riski olan ve insanların can güvenliğine bir tehdit olabilecek ağır elemanların düşmelerinin engellemesi için önlem alınmalıdır.

Bu hasar seviyesinde amaç, tüm yapıdaki yapısal olamayan elemanlarda meydana gelen hasarları belirlemek değil, insanlar için tehlike oluşturabilecek yapısal olma-yan elemanların belirlenmesidir. Dolayısıyla bu performans seviyesi, ancak hiçbir nite-lik beklenmeyen en alt sınıf binalar için ve sadece deprem esnasındaki can güvenliğinin sağlanması açısından tercih edilebilir.

5. Uluslararası Yönetmelikler

Eylül-Ekim 2006 4

Son olarak, tesisatlarla ilgili özel bir konu olması itibariyle, yangından korunma sistem-leri için geçerli standartlardan bahsetmek gerekir. BOCA, UBC, IBC, FEMA yayınları vb uluslararası yönetmeliklerin ve şartnamelerin hemen hiçbirinde bu konuya değinilmemiştir. Bunun sebebi ise, geçtiğimiz yüzyıl boyunca ve günümüzde halen bu konudaki tek oto-rite sahibi kurumun A.B.D. Ulusal Yangın Koruma Birliği (NFPA – National Fire Protec-tion Association) olmasıdır. Bu kurumun oto-matik yangın söndürme (sprinkler) sistem-leriyle ilgili olarak yayınlamış olduğu NFPA 13 standardı, yangın tesisatlarında sismik önlemlerin nasıl alınacağına dair son derece ayrıntılı bilgiler ve yönergeler içermektedir.

Türkiye’de 2006 yılı itibariyle halen yürürlükte olan deprem standardı T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı tarafından 1997 yılında yayınlanmış ve halen geçerli olan Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’tir. Bu yönetmeliğin 6.11.2 numaralı maddesi altında mekanik ve elektrik donanıma et-kiyen deprem yüklerinin nasıl hesaplanacağı anlatılmıştır. Ancak tesisatlar vb yapısal olmayan bileşenlerin depreme karşı nasıl korunacağına dair bilgiler bu yönetmelik kapsamında ele alınmamıştır.

Bu konudaki en güncel gelişme 06.03.2006 tarih ve 26100 sayılı Resmi Gazete’de yayınlanan Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’in, yayınlanma tarihinden itibaren bir yıl sonra yürürlüğe gi-recek olmasıdır. Bu tarihten itibaren Afet Böl-gelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönet-melik yürürlükten kalkacaktır.

Yeni yönetmelikte binalardan beklenen deprem performansları derecelendirmiş olmasına rağmen yapısal olmayan bileşenlerden yine bahsedilmemiş olması, ülkemizde bu konuya verilen önemin halen yetersiz olduğunun bir göstergesidir.

Bir binanın herhangi bir katında yer alan bir tesisat donanımına deprem anında et-kiyen kuvvet, donanımın bulunduğu nok-tada ortaya çıkan deprem ivmesinin bir sonucudur. Depremin sebep olduğu (a) ivmesine bağlı olarak (m) ağırlığındaki bir tesisat donanımına etkiyen deprem kuvveti (F), klasik fizikteki ( F = m . a ) denklemiyle hesaplanır (Şekil 9). Burada belirlenmesi ge-reken değer (a) ivmesidir ve bu değer çeşitli uluslararası standartlara göre farklı yöntem-lerle belirlenir.

Dünyada 2006 yılı itibariyle yürürlükte olan en geçerli deprem standardı Uluslararası Kod Konseyi (ICC – International Code Coun-cil) tarafından yayınlanan Uluslararası Bina Kodu (International Building Code) IBC-2003’tür. IBC-2003’e göre sismik korumanın gerekli görüldüğü durumlarda, sismik yükler aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır:

Burada (Fp) ile gösterilen yatay deprem yükünün hesaplanmasında kullanılan denk-lem aşağıdaki bileşenleri içermektedir:

ap : Bileşen yükseltgeme faktörü (tesisat bileşeninin deprem yükünü artırma oranı)SDS : Ani spektral karşılık ivmesi (zemin ivmesi hesabında belirtilir)Wp : Tesisat bileşeninin ağırlığız : Tesisat bileşenin bina içindeki konumunun yüksekliğih : Binanın toplam yüksekliğiRp: Bileşen karşılık faktörü (tesisat bileşeninin deprem yüküne karşı koyma oranı)Ip : Bileşenin önem faktörü

Denklem 1’den de görüldüğü üzere IBC-2003 yönetmeliği uyarınca tesisat bileşenlerine etkiyen deprem yüklerinin hesaplanmasında kullanılacak deprem zemin ivmesi değeri, ani spektral karşılık ivmesi (SDS) değerine bağlı olarak sismik tasarımcı tarafından belirlenir. Ayrıca (SDS) değerinin, binanın bulunduğu arazi şartlarını da içermesi sebe-biyle, projeye özel çok hassas deprem yükü hesabı yapılması mümkün olmaktadır. Ben-zer şekilde bileşen önem faktörü (Ip) proje sahibi ve/veya tasarımcı tarafından, ihtiyaca ve beklentilere bağlı olarak belirlenebilmek-tedir.

Türkiye’de 2006 yılı itibariyle halen yürür-lükte olan deprem standardı T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından ilk sürümü 1997 yılında yayınlanmış olan Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’tir. Bu yönetmeliğin 6.11.2 numaralı maddesi altında mekanik ve elektrik donanıma etkiyen deprem yüklerinin aşağıdaki denkleme göre hesaplanması gerektiği belirtilmektedir:

fe = we Ao I (1 + Hi / HN) (2)

Burada (fe) ile gösterilen yatay deprem yükünün hesaplanmasında kullanılan denk-lem, aşağıdaki bileşenleri içermektedir:

Ao : Deprem zemin ivmesiI : Önem faktörüHi : Tesisat bileşenin bina içindeki konumunun yüksekliğiHN : Binanın toplam yüksekliği

Denklem 2’den de görüldüğü üzere Türkiye’de yürürlükte olan yönetmelik uyarınca te-sisat bileşenlerine etkiyen deprem yüklerinin

hesaplanmasında kullanılacak deprem ze-min ivmesi değeri ve önem faktörü, tesisat şartnamesinde belirtilmiş olmalıdır. Hangi tesisat bileşenlerine sismik koruma yapılması gerektiğine dair detaylı bilgi veren bir bölüm ve/veya madde ise yönetmelikte yer almamaktadır.

Depreme karşı korunması gereken bir tesisat bileşeni (ekipman, boru, kanal vs) için titreşim yalıtımı yapılıp yapılmayacağına bağlı olarak sismik koruma uygulamasının nasıl olması gerektiği, aşağıda çeşitli başlıklar altında anlatılmıştır.

Teraslarda, mekanik tesisat odalarında vb me-kânlarda direk döşeme üstüne ya da beton veya çelik bir kaide üzerine monte ekipman-lar olarak soğutma kuleleri, soğutma grup-ları, kazanlar, pompalar, hidroforlar, komp-resörler, klima santralleri, hücreli ve açık tip fanlar, genleşme tankları ve diğer tanklar, ısı değiştirgeçleri, elektrik panoları, kolektörler vb sayılabilir. Bunlar arasında titreşim yapan ekipmanlar için titreşim yalıtımı yapılması gerekebilir. Sismik koruma ise titreşim yalıtımı yapılıp yapılmayacağına bağlı olarak farklılıklar gösterebilir.

Titreşim yalıtımı yapılmayacak bir ekipman doğrudan beton döşeme üzerine monte edi-lecekse sismik koruma açısından yapılması gereken tek şey, ekipmanın beton döşemeye sabit olarak bağlanmasıdır. Şayet ekipmanın kendi şasisi, hesaplanacak sismik yüklere karşı yeterli dayanımda ise ekipmanın kendi şasisinden bağlantı yapılabilir (Şekil 10).

Burada önemli olan iki noktadan ilki, söz konusu ekipmana etkiyecek sismik yüklerin uygun yöntemlerle hesaplanması; ikincisi ise bu yüklere karşı yeterli dayanımı sağlayacak bağlantının yöntemi, ebatları ve benzeri bilgileri içerecek şekilde detaylı olarak projelendirilmesidir.

Ekipmanın kendi şasisinin, hesaplanacak sismik yüklere karşı yeterli dayanımda olmadığı du-rumlarda, ekipman altına ilave bir şasi yapılabilir (Şekil 11) veya ekipmanın etrafına çelik malzeme-lerden takviyeler kulanılabilir (Şekil 12). Her iki durumda da ekipman ile ilave şasi ve/veya takviye arasındaki bağlantının, sismik yüke karşı yeterli dayanımda olduğundan emin olunmalıdır.

6. Yerel Yönetmelikler

8. TESİSATLARDA SİSMİK KORUMA UYGULAMALARI

8.1. Döşemeye Oturan Ekipmanlar

7. Sismik Yüklerin Hesaplanması

Şekil 9. Tesisata etkiyen deprem kuvveti

Şekil 10. Ekipmanın kendi şasisinden döşemeye doğrudan sabitlenmesi

Eylül-Ekim 20065

Bir tesisat ekipmanın döşemeye doğrudan bağlanmasında önemli bir nokta olarak, söz konusu ekipmana etkiyecek sismik yüklere karşı yeterli dayanımı sağlayacak bağlantının yöntemi, ebatları ve benzeri bilgileri içerecek şekilde detaylı olarak projelendirilmesinin gerekliliğini belirtmiştik. Buna bir örnek olarak Şekil 13’te görülen detay verile-bilir. Burada kenarlarından boylu boyunca değil, sadece köşelerinden ilave takviyelerle desteklenerek sismik koruması yapılan bir ekipman görülmektedir. Köşe takviyelerin ekipmana ve döşemeye sadece birer cıvata ile bağlanması durumunda, herhangi bir sismik hareket esnasında bu noktalarda dönme hareketi oluşabileceğinden ötürü, takviye parçalar bir tarafta en az iki cıvata ile bağlanmalıdır. Bir başka seçenek ise takviye parçasının ekipmana (Şekil 14) veya yapıya (Şekil 15) kaynatılmasıdır.

Tankların ağırlık merkezlerinin yerden yüksek-te olmasından ötürü döşemeye bağlanarak sismik korunması, ancak yapılacak hesaba göre yeterli dayanımda bağlantı parçaları kullanılabildiği taktirde mümkün olacaktır (Şekil 16). Aksi taktirde tankın ağırlık mer-kezinin üstünden halatlarla (Şekil 17) veya kuşaklarla (Şekil 18) bağlanması veya çevre-si boyunca ilave bir çelik veya ahşap kafes içinde hapsedilmesi (Şekil 19) gerekebilir.

Titreşim yalıtımı yapılması gereken bir ekip-man beton döşeme veya çelik kaide üzerine titreşim izolatörleri ile monte edilmelidir. Böyle bir durumda sismik koruma için açık tip izolatörlerle birlikte sismik sınırlandırıcı kullanılır veya sismik koruma özelliğine sahip kombine izolatörler kullanılır.

Şekil 11. Ekipmanın altına yapılan ilave şasiden döşemeye sabitlenmesi

Şekil 15. Köşe takviye parçasının yapıya kaynatılması

Şekil 16. Bir tankın döşemeye doğrudan bağlanması

Şekil 18. Bir tankın ağırlık merkezinin üstünde bir noktadan kuşaklarla bağlanması

Şekil 19. Bir tankın çevresi boyunca ilave çelik veya ahşap kafes içinde hapsedilmesi

Şekil 17. Bir tankın ağırlık merkezinin üstünde bir noktadan halatlarla bağlanması

Şekil 12. Ekipmanın ilave takviye ile döşemeye sabitlenmesi

Şekil 13. Ekipmanın köşe takviye parçalarıyla bağlanması

Şekil 14. Köşe takviye parçalasının ekipmana kaynatılması

Şayet ekipman açık tip izolatörler ile monte edilmişse, ilave sismik sınırlandırıcılar kulla-nılması gerekir (Şekil 20). Örneğin jeneratör vb bazı ekipmanlar, üretici firmadan titreşim izolatörleriyle temin edilebilmektedir. Ben-zer şekilde önceden titreşim izolatörleri üze-rine monte edilmiş bir ekipman için sonradan sismik koruma istendiği taktirde ilave sismik sınırlandırıcılar kullanılması gerekir.

Burada önemli olan iki noktadan ilki; kullanılacak sismik sınırlandırıcının, uygun yöntemlerle hesaplanmış sismik yüklere karşı yeterli dayanımda olduğunun, bağımsız kuruluşlarca verilen sertifikalarla ispatlan-ması gerekliliğidir. İkinci önemli nokta ise sismik sınırlandırıcının uzman mühendislerce

Eylül-Ekim 2006 6

belirlenmiş hesaplamalara uygun nite-likte bağlantısının yapılmasıdır. Buna göre bağlantıda kullanılacak cıvataların derinliği ve kenar mesafeleri sismik dayanıma göre projelendirilmelidir.

Şayet ekipman monte edilmeden önce sis-mik projelendirme yapılacaksa, söz konusu ekipman için sismik izolatörler seçilmelidir. Soğutma kuleleri, soğutma grupları, pom-palar, hidroforlar, kompresörler, fanlar vb birçok ekipman, sismik korumalı izolatörler ile yapıya bağlanabilir (Şekil 21).

Mekanik tesisat odalarında, koridorların ve hemen her tür mahallin asma tavanlarında asılı olarak monte ekipmanlar arasında fanlı ısıtıcı/soğutucular (fan-coil), değişken debili havalandırma (VAV) üniteleri, kanal tipi fan-lar ve aspiratörler, elektrikli ve sulu bataryalı ısıtıcılar, susturucular ve hatta klima santral-leri vb sayılabilir. Bunlar arasında titreşim yapan ekipmanlar için titreşim yalıtımı yapılması gerekebilir. Sismik koruma ise titreşim yalıtımı yapılıp yapılmayacağına bağlı olarak farklılıklar gösterebilir.

Titreşim yalıtımı yapılmayacak bir asılı ekip-man, askı çubuklarıyla veya çelik profiller ile tavana doğrudan asılacaksa sismik ko-ruma açısından yapılması gereken şey ekipmana etkiyecek sismik yüklere karşı yeterli dayanımda bir sismik sınırlandırma yapılmasıdır. Bunun için ekipmanın askılar ile yatayda ve düşeyde 45° ( 15° tolerans payıyla) açı yapacak şekilde çelik profiller veya sismik halatlar kullanılmalıdır (Şekil 22).

Burada önemli olan iki noktadan ilki, söz konusu ekipmana etkiyecek sismik yüklerin uygun yöntemlerle hesaplanması; ikincisi ise

bu yüklere karşı yeterli dayanımı sağlayacak çelik profillerin veya sismik halatların ve bunların bağlantı şekillerinin detaylı olarak projelendirilmesidir.

Titreşim yalıtımı yapılacak bir asılı ekip-manın, askı çubuklarıyla veya çelik pro-filler ile tavana asılmasında titreşim askıları kullanılmalıdır. Böyle bir durumda sismik koruma için katı çelik profillerin kullanılması mümkün değildir; aksi taktirde ekipmanın tüm titreşimi doğrudan yapıya iletilecek-tir. Dolayısıyla titreşim yalıtımı yapılmış asılı ekipmanların sismik koruması, ancak sismik halatlar kullanılarak yapılabilir (Şekil 23 ve 24).

ele alınması gereken geniş kapsamlı bir ko-nudur.

Tavana asılı boru hatları, deprem açısından en kritik borulardır. Bunu sebebi, deprem yüklerinin anlık olmayıp dalgalar halinde farklı büyüklüklerde ve frekanslarda ardı ardına gelmesi neticesinde boru hatlarının rezonansa girme tehlikesidir. Böyle bir du-rumda çok küçük sismik yükler dahi boru hatlarının kırılıp kullanılmaz hale gelmesine ve çevresindeki diğer tesisatlara da zarar vermesine sebep olabilir. Üstelik yangından korunma ve benzeri can güvenliği sistemleri-nin, boru hatlarının sağlamlığına bağlı olma-sı, borularda sismik korumayı tesisatlar için en önemli konulardan biri yapmaktadır.

Asılı boruların sismik koruması, yapılacak sismik projelere bağlı olarak, boru hattı boyunca çeşitli noktalarda enlemesine ve boylamasına sismik sınırlamalar yapılması suretiyle gerçekleştirilir. Bu noktalarının seçimi için öncelikle boru hattına parçalar halinde numaralar verilir (Şekil 25). Daha sonra, numaralandırılmış her hat için, uçlarda birer çift olmak üzere asgari 2 çift enleme-sine (Şekil 26) ve bir adet boylamasına (Şekil 27) sismik bağlantı noktası seçilir. Ayrıca boru hatlarında hem enlemesine hem de boylamasına sismik bağlantı vazifesi gören 45° açılı bağlantılar yapılması durumunda maliyet ve zamandan büyük ölçüde tasarruf yapılabilir (Şekil 28).

Şekil 20. Açık tip titreşim izolatörleri ile birlikte sismik sınırlandırıcı kullanılması Şekil 22. Titreşim yalıtımı yapılmamış asılı ekipmanda halat veya

profil ile sismik koruma

Şekil 21. Sismik izolatörler ile monte edilmiş ekipman

Şekil 23. Titreşim yalıtımı yapılmış asılı ekipmanda titreşim askısı ve sismik halat kullanımı

Şekil 24. Titreşim askısı ve sismik halat montaj detayıŞekil 25. Boru hatlarında sismik bağlantı yerleşimleri için numaralandırma

8.2. Tavana Asılı Ekipmanlar

8.3. Borular

+_

Tesisatlarda sismik koruma açısından en kritik konulardan biri borulardır. Bunun sebebi, çok çeşitli amaçlı ve farklı malzemelerden boruların ya-tayda, düşeyde, tavana asılı, duvara bağlı, döşeme üzerinde ve daha başka birçok şekilde monte edilebilmesidir. Ayrıca çoğu zaman borularda da titreşim yalıtımı yapılması ge-rekebilmektedir. Üstelik birçok tesisat borusu, taşıdıkları akışkanın işletme esnasındaki farklı sıcaklıklarından dolayı ısıl boyut değiştirmelere maruz kalmaktadır. Tüm bu farklı özel-liklerinden dolayı boruların sis-mik koruması, tüm detaylarıyla

Eylül-Ekim 20067

Borulardaki sismik bağlantılar, katı çelik pro-filler ile yapılabileceği gibi (Şekil 29) sismik çelik halatlar kullanılarak da yapılabilir (Şekil 30). Ancak titreşim yalıtımı yapılan ve/veya ısıl genleşmelere maruz boru hatlarında katı çelik profiller kullanılamaz. Ayrıca sismik çe-lik halatlar gerek malzeme hafifliği gerekse uygulama kolaylığı açısından, hemen her zaman hem malzemeden hem de işçilik gi-derlerinden ekonomi sağlamaktadır. Üstelik sismik çelik halatların uluslararası bağımsız kuruluşlar tarafından sertifikalandırılmış olanları da mevcut olup, işverenin veya kontrol mühendisinin güvenlikle ilgili talepleri doğrudan karşılanabilir.

Katı profiller hem çekme hem de basma kuv-vetlerine karşı gelir. Bu nedenle boru hattının sadece tek tarafında kullanılırlar ve bundan dolayı askı çubuğunun da sismik yüklere maruz kalmasına sebep olurlar. Bu durum, katı profillerle sismik koruma tasarımını daha kritik yapmaktadır. Çelik halatlar ise sadece çekme kuvvetine karşı çalıştıklarından dolayı, karşılıklı iki halat şeklinde her zaman çift olarak kullanılırlar ve askı çubuğuna sismik yük aksettirmezler. Sismik halatların bu özel-likleri, hem enlemesine hem de boylamasına bağlantının tek bir noktada yapılmasını sağlayan 45° açılı bağlantılar yapılmasına olanak vermektedir. Bu durum, asma tavan içinde yer sıkıntısı olan projeler için büyük avantajlar sağlamanın yanı sıra, özellikle işçilik maliyetlerinden de büyük oranda tasar-ruf edilmesini sağlamaktadır.

Asılı boru hatlarında birden fazla borunun tek bir trapez üzerinde taşınması durumunda, taşıyıcı trapezin sismik olarak bağlanması ge-rekir. Bu durumda önemli olan nokta, boruların trapez üzerinde sismik yüklere karşı dayanıklı olarak bağlanması gerekliliğidir. Bunu sağlamak üzere boruların U-kelepçeler veya benzeri tipte bağlantılarla trapeze sabitlenmesi gerekir (Şekil 31). Tek noktadan bağlanan klasik kelep-çeler, bağlantı noktasının bir moment kolu oluşturması ve çoğu zaman bu noktanın yeterli dayanımda olmaması sebebiyle sismik açıdan uygun değildirler.

Asılı boru hatlarındaki ısıl genleşmeler sismik sınırlandırma açısından kritik uygulamalardır. Özellikle farklı ısıl genleşmelere maruz boruların aynı trapez üzerinde olmaları durumunda, bunların sismik bağlantılarının da ayrı ayrı çözül-mesi gerekir (Şekil 32). Ayrıca ısıl genleşme ya-pan boru hatları, açısal sapma yapabilen titreşim askıları ile asılmadıkları taktirde, kayar mesnet kullanımı gerektirir. Kayar mesnetler ise sismik bağlantı açısından kritiktir.

Asılı boru hatları üzerinde monte edilen çeşitli ekipmanlar (in-line pompalar, tüpler, ısı değiştirgeçleri vs) için ayrıca sismik bağlantı yapılması gerekebilir. Böyle durumlarda yine titreşim yalıtımı gerekip gerekmeyeceğine bağlı olarak titreşim askıları da kullanılabilir (Şekil 33).

Hava kanalları, sismik açıdan nispeten daha az kritik ekipmanlardır. Bunun sebepleri, be-lirli bir kesitin altındaki kanalların nispeten hafif olmaları ve kanal içindeki akışkanın hava olması sebebiyle nispeten az teh-like yaratmalarıdır. Ancak belirli kesitin üzerindeki kanallar ve duman tahliyesi gibi kritik amaçlara hizmet eden kanalların sismik koruması önemlidir. (Kesit alanı ve benzeri değerler, yönetmeliklerde ve/veya şartnamelerde sismik koruma gereksinimleri altında belirtilir.)

Tavana asılı kanallar, deprem açısından kri-tiktir. Bunu sebebi, tıpkı borularda olduğu gibi, deprem yüklerinin anlık olmayıp dal-galar halinde farklı büyüklüklerde ve fre-kanslarda arka arkaya gelmesi neticesinde kanal hatlarının rezonansa girme tehlikesidir. Böyle bir durumda çok küçük sismik yükler dahi kanal hatlarının kırılıp kullanılmaz hale gelmesine ve daha kötüsü çevresindeki diğer tesisatlara da zarar vermesine sebep olabilir.

Yine borularda olduğu gibi, asılı hava kanallarının sismik koruması, yapılacak sismik projelere bağlı olarak, boru hattı boyunca çeşitli noktalarda enlemesine ve boylamasına

Şekil 26. Uçlarda birer çift enlemesine sismik bağlantı yerleşimi

Şekil 27. Her hat için bir set boylamasına sismik bağlantı yerleşimi

Şekil 29. Asılı boru hatlarında çelik profiller ile sismik bağlantı

Şekil 32. Farklı ısıl genleşme yapan boru gruplarında sismik bağlantı

Şekil 30. Asılı boru hatlarında sismik halatlar ile sismik bağlantı

Şekil 31. Trapez üzerindeki boru gruplarında sismik bağlantı

Şekil 28. Tek noktada enlemesine ve boylamasına sismik bağlantı yerleşimi

8.4. Hava Kanalları

Eylül-Ekim 2006 8

sismik sınırlamalar yapılması suretiyle gerçekleştirilir. Bu noktalarının seçimi için öncelikle kanal hatları parçalar halinde numaralandırılır. Daha sonra enlemesine ve boylamasına sismik bağlantı noktaları belir-lenir.

Hava kanallarındaki sismik bağlantılar da yine borularda olduğu gibi sismik çelik halat-lar (Şekil 34) veya katı çelik profiller (Şekil 35) kullanılarak yapılabilir. Ancak titreşim yalıtımı yapılan kanallarda sadece sismik çelik halatlar kullanılabilir.

Sismik çelik halatların gerek malzeme hafifliği gerekse uygulama kolaylığı açısından, he-men her zaman hem malzemeden hem de işçilik giderlerinden ekonomi sağladığını ve uluslararası bağımsız kuruluşlar tarafından sertifikalandırılmış olanlarının da mev-cut olup işverenin veya kontrol mühen-disinin güvenlikle ilgili talepleri doğrudan karşılanabildiğini söylemiştik.

Tıpkı borularda olduğu gibi hava kanallarında da sismik bağlantı amacıyla kullanılan katı profiller hem çekme hem de basma kuv-vetlerine karşı gelir. Bu nedenle kanal hattının sadece tek tarafında kullanılırlar ve bundan dolayı askı çubuğunun da sismik yüklere maruz kalmasına sebep olurlar. Bu durum, katı profillerle sismik koruma tasarımını daha kritik yapmaktadır. Çelik halatlar ise sadece çekme kuvvetine karşı çalıştıklarından dolayı, karşılıklı iki halat şeklinde her zaman çift olarak kullanılırlar ve askı çubuğuna sismik yük aksettirmezler.

Bazı durumlarda hava kanalları askı çubuklarıyla değil çelik profiller ile tavana asılabilir. Böyle durumlarda, çelik pro-filden yapılmış taşıyıcı sistemin profil kesiti, uzunluğu, yapıya bağlantı noktası detayları gibi tüm parametreleriyle birlikte, sismik yüklere dayanıklılık açısından analiz edilmesi gerekir. Şayet sistem mevcut haliyle sismik yüklere karşı yeterli dayanımda değilse, sis-mik bağlantılarla takviye yapılması gerekir (Şekil 36).

Asılı elektrik tavaları, busbar vb hatlarda da tıpkı boru ve hava kanalı trapezlerinde olduğu gibi sismik çelik halatlar (Şekil 37) veya katı profillerle (Şekil 38) sismik bağlantı yapılabilir. Duvar dibinden ve/veya döşeme üzerinden giden hatlarda ise, hattın monte edildiği yapısal elemanın sismik yüklere dayanıklı olması kaydıyla, ilave donanımlarla sismik koruma yapılmasına gerek olmayabilir.

Kolon boruları özellikle çok katlı binalarda kritik bir konudur. Bunun sebepleri, öncelikle uzun bir boru hattının yalıtımlı ve içi dolu ağırlığının bina statiğine olan etkisi ve yine uzun bir boru hattında meydana gelen ısıl boyut değiştirmelerin (genleşme/büzüşme) yaratacağı gerilmelerdir.

Kolon borularında oluşan ısıl boyut değiştirmelere karşı uygulanan yöntem-lerden biri, boru hattının kaydırılması (off-set) veya hat üzerinde genleşme/ büzüşme alıcı kısımlar (omega) oluşturulmasıdır (Şekil 39).

Bu yöntemde öncelikle boruda medyana ge-lecek ısıl boyut değiştirmeler hesaplanmalıdır. Bundan sonra boru, binanın belirli katlarında boru sabit olarak monte edilir (Şekil 40). Şayet boruda titreşim yalıtımı isteniyorsa, boru kelepçesi elastomer yastık tipi izolatörler üzerine monte edilebilir (Şekil 41).

Şekil 33. Boru hattı üzerindeki pompanın sismik koruması

Şekil 34. Asılı hava kanallarında sismik halatlar ile sismik bağlantı

Şekil 35. Asılı hava kanallarında çelik profiller ile sismik bağlantı.

Şekil 37. Elektrik tavalarında sismik halatlar ile sismik bağlantı

Şekil 38. Elektrik tavalarında çelik profiller ile sismik bağlantı

Şekil 39. Kolon borularında genleşme/büzüşme alıcı kısımlar (omega) oluşturulması

Şekil 36. Çelik profillerle asılı kanalda sismik halat-lar ile sismik bağlantı

8.5. Elektrik Tavaları

8.6. Kolon Boruları

Eylül-Ekim 20069

Daha sonra yukarıya ve aşağıya doğru ısıl boyut değiştirmelere izin verecek şekilde boru kılavuzları oluşturulur (Şekil 42). Boru kelepçeleri, ısı yalıtımının altında boruya kaynaklı olmalıdır. Isı köprüsü oluşumunu önlemek amacıyla kelepçenin üzerine de ısı yalıtımı yapılması gerekir.

Bu yöntemin en büyük mahsuru, mimari projede istenmeyen yanal hacim gereksi-nimlerine ve dolayısıyla yer kayıplarına sebep olmasıdır. İkinci olarak birçok dirsek içerme-leri sebebiyle bu kısımlar sistem basıncının ciddi şekilde artmasına sebep olurlar. Son olarak ise sabit noktadan dolayı bina statiğine ciddi bir yük bindirilmesi söz konusudur.

Isıl boyut değiştirmelere karşı uygulanan bir başka yöntem, boru hattı üzerinde be-lirli noktalarda ve gerekli sayıda uzama kompansatörleri kullanılmasıdır (Şekil 43). Bir önceki yöntemde olduğu gibi burada da öncelikle boruda meydana gelecek ısıl boyut değiştirmeler hesaplanır, sonra boru sabit noktaya monte edilir ve daha sonra da yukarıya ve aşağıya doğru ısıl boyut değiştirmelere izin verecek şekilde boru kılavuzları oluşturulur.

Uzama kompansatörleri potansiyel sızıntı noktaları oluşturmaları ve bakım gerek-tirmeleri gibi sebeplerden ötürü sorunlara yol açabilirler. İkinci olarak, sismik dayanım açısından boru hattı üzerinde zayıf nokta-lar oluştururlar. Son olarak ise yine sabit noktadan dolayı bina statiğine ciddi bir yük bindirilmesi söz konusudur.

Kolon borularındaki ısıl boyut değiştirmelere karşı uygulanabilecek gelişmiş bir yöntem olarak, kolon borusunun yaylar üzerine mon-te edildiği “yüzer sistem” gösterilebilir. Bu yöntemde de ilk olarak boruda meydana ge-lecek ısıl boyut değiştirmeler hesaplanır ve bu ısıl boyut değiştirmeleri karşılayacak yay-lar seçilerek, boru bu yaylar üzerine monte edilir (Şekil 44).

Yüzer sistem hesabında öncelikle boruların dolu ağırlıkları ve işletme sıcaklıkları belirle-nir. Daha sonra boru çapına ve uzunluğuna bağlı olarak her 2 veya 3 katta bir borunun yerleştirileceği yaylar için bir ön seçim yapılır. Bu seçimlerle birlikte keyfi olarak belirlenmiş bir sanal sıfır noktası (ısıl genleşme olmadığı öngörülen, genelde şaft ortasına yakın seçilen bir nokta) yazılıma girilerek ısıl genleşme sonrası yaylara gelecek yükler ve çökme miktarları hesaplanır. Başlangıçta seçilmiş yayların uygun olmaması durumun-da seçimler birkaç defa tekrarlanarak en uy-gun yaylar belirlenir.

Kolon boruları için yüzer sistem hesabı, he-sap makinesi ile yapılması çok zahmetli olan ve zaman alıcı bir işlemdir. Bundan ötürü bu iş için özel olarak tasarlanmış bir bilgisayar yazılımı kullanılır. Bu yazılım, her deneme seçimi sonrasında arka arkaya sürekli tekrar-lanan hesaplamalar (iterasyon) yaparak en uygun izolatör seçimine olanak tanır (Çizelge 1).

Yüzer sistem uygulanmış bir kolon borusun-da sismik koruma gereken durumlarda, kolo-nun belirli noktalarında 4 yönlü sismik halat setleri kullanılır (Şekil 45).

Şekil 40. Kolon borularında sabit nokta

Şekil 41. Kolon borularında titreşim yalıtımlı sabit nokta

Şekil 43. Kolon borularında genleşme/büzüşme alıcı uzama kompansatörleri kullanımı

Şekil 44. Kolon borularında ısıl boyut değiştirmelere ve titreşime karşı yüzer sistem

Şekil 42. Kolon borularında boru kılavuzu kullanımı

Çizelge 1. Kolon borularında yüzer sistem örnek hesap formu

Eylül-Ekim 2006 10

Yüzer sistem uygulamasının bir benzeri olarak, kolon borusunun ortada bir noktada sabitlen-mesi, üst ve alt noktalarda ise yaylar üzerine monte edilmesi şeklinde uygulamalar da mev-cuttur. Ancak bu uygulamalarda, kolon borusu-nun bina statiğine olan olumsuz etkisi bertaraf edilemeyeceği gibi, borulardaki titreşimlerin de tamamen ortadan kaldırılamaması gibi mahsur-lar söz konusu olmaktadır.

Döşeme üzerine monte edilecek mekanik, elek-trik ve sıhhî tesisat ekipmanlarının, imalat maki-nelerinin ve benzeri cihazların bakım, temizlik vs amaçlarla döşemeden yüksekte olmasını temin etmek üzere betondan veya çelikten ka-ideler kullanılır. Bu kaidelerin deprem açısından güvenilirliğinin sağlanabilmesi için çeşitli ted-birler alınması gerekir.

Her şeyden önce beton kaideler kesinlikle çe-lik donatılı olmalıdır (Şekil 46). Ayrıca kaidenin donatısı, üzerinde bulunduğu döşemenin donatısıyla bağlantılı olmalıdır. Bunun temin edilebilmesi için çeşitli yöntemler mevcuttur. En düşük maliyetli ve güvenilir yöntem döşeme donatısından kaide için filizler bırakılmasıdır (Şekil 47a). Ancak bunun için inşaat işlerinin mekanikle çok titiz bir koordinasyon dahilinde yürütülmesi şarttır. Bunun sağlanamadığı du-rumlarda, döşemeye sonradan çelik dübeller çakılarak kaide donatısı bu dübellere saplı rot çubuklarına bağlanır (Şekil 47b).

Bazı durumlarda sismik yüklere yeterli dayanımı sağlayacak çelik dübellerin çaplarının büyüklüğü ve çakma derinlikleri, uygulama açısından büyük zorluklara hatta imkânsızlıklara sebep olabilir. Böyle durumlarda çelik çakma dübel yerine, küçük çapta ve dalma derinliğinde aynı dayanımı sağlayacak kimyasal dübeller kullanılabilir (Şekil 47c).

Beton kaide tasarımında çok kritik bir nokta, ekipmanın kaideye bağlantılarının, kaide kenarlarına olan mesafeleridir (Şekil 48). Şayet bu mesafeler gereğinden az olursa, bağlantı cıvatasının betonu patlatma tehlikesi ortaya çıkar (bkz. Şekil 8). Bu bağlantı mesafeleri detaylı bir sismik mühendislik çalışmasıyla belirlenir. Ancak genel prensipler açısından bazı detaylar Şekil 49’da gösterilmiştir.

Özellikle kritik mahallerde (altında veya yanında gürültü hiç istenmeyen mekanik odalar vb) ciddi oranda titreşim yalıtımı gereken ekipmanların (büyük pompalar, kompresörler vb) döşemeden yüksekte durmasını temin etmek üzere çelik ve/

veya yine donatılı beton atalet kaideleri kullanılmalıdır. Bu kaideler, sadece titreşim yalıtımı amacıyla kullanılacaklarsa, çelik yaylı titreşim izolatörleri üzerine monte edilirler (Şekil 50).

Sismik koruma gereken durumlarda titreşim izolatörlerine ek olarak sismik sınırlandırıcılar kullanılabileceği gibi (Şekil 51), doğrudan sis-mik izolatörler kullanılarak daha az maliyetle çözüme ulaşılabilir (Şekil 52).

Şekil 45. Yüzer sistem uygulanmış kolon borularında sismik halat kullanımı (üstten görünüş)

Şekil 46. Çelik donatılı beton kaide

Şekil 50. Çelik/beton atalet kaidelerinde titreşim izolatörü uygulaması

Şekil 47. Betonarme kaide donatılarının döşeme donatısıyla bağlantı yöntemleri

Şekil 48. Beton kaide üzerindeki ekipmanın ve bağlantı noktalarının kenar mesafeleri

Şekil 51. Çelik/beton atalet kaidelerinde titreşim izolatörüyle birlikte sismik sınırlandırıcı uygulaması

Şekil 52. Çelik/beton atalet kaidelerinde sismik izolatör uygulaması

Şekil 49. Beton kaide üzerindeki ekipmanın ve bağlantı noktalarının kenar mesafeleri

8.7. Kaideler ve Atalet Şasileri

Eylül-Ekim 200611

KAYNAKLAR

1) FEMA 412, December 2002 “Installing Seismic Restraints for Mechanical Equipment”2) FEMA 413, December 2004 “Installing Seismic Restraints for Electrical Equipment”3) FEMA 414, December 2004 “Installing Seismic Restraints for Duct and Pipe”4) Tauby, J.R. ; Lloyd, R. ; Noce, T. ; Tünnissen, J. “A Practical Guide to Seismic Restraint” ASHRAE, 19995) “Seismic Restraint Manual – Guidelines for Mechanical Systems” SMACNA, 19986) T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik”, 19977) ICC (International Code Council) “IBC - Inernational Building Code”, 20008) www.deprem.gov.tr

Eren KALAFAT, Makine Mühendisi, MBA

1974 İstanbul doğumludur. Orta ve lise öğrenimini İstanbul Erkek Lisesi’nde, lisans eğitimini 1997 yılında YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü’nde, işletme yüksek lisans (MBA) eğitimini Yeditepe Üniversitesi’nde tamamladı. Yapı malzemeleri üzerine faaliyet gösteren Ulus Yapı şirketini kurdu. Ersa Mühendislik ve Sönmez Metal firmalarında mekanik tesisat projelendirme, taahhüt ve yeni ürün geliştirme konularında çalıştı. ABD’de Oklahoma Eyalet Üniversitesi, ASHRAE ve özel firmaların; sismik koruma ve titreşim yalıtımı, YKIP (Yer Kaynaklı Isı Pompası) ve değişken debili havalandırma (VAV) sistemleri eğitim programlarını tamamladı. YKIP konusunda faaliyet gösteren kuru-cusu olduğu ISIMAS A.Ş.’de halen şirket ortağıdır. Aktif olarak, kurucusu ve büyük hissedarı olduğu ULUS YAPI Şirketlerinde Başkanlık görevini sürdürmektedir.

Eylül-Ekim 2006 12