Ahşap Yapıların Depreme Dayanıklılığı 17 Ağustos 1999 Depreminde çok sayıda betonarme yapının yıkılması sonrasındaki ilk tepkilerinden birisi betonarme kötü, ahşap yapı yapalım oldu. Sanki 17 Ağustos'da hiç ahşap yapı hasarı olmamıştı.
Ahşap yapı da deprem davranışı da unutulmuştu ve yaklaşık 30-40 yıldır çok az sayıda yapılıyordu. Şimdi yeniden ahşap yapı yapma kampanyasına başlamadan önce ahşap yapı ve deprem davranışını biraz hatırlamak gerek. 17 Ağustos 1999 Depremine çok dar bir açıdan bakılarak çıkarılan sonuçların yanında, ahşap yapıların, başka depremlerdeki davranışlarını da dikkate alarak, deprem dayanımı ve diğer özellikleri bakımından gerçek durumunu daha iyi anlamak gerekir. Ahşap, betonarme ve diğer başka malzemeden yapılmış yapıların deprem davranışlarına ön yargısız ve bilimsel bir yaklaşım gerekir.
Yönetmelik ve standartlara uyulmadan Türkiye'de yapılmış betonarme yapıların depremlerde büyük hasar görüp yıkılacak yapılar olacağı kesindir. Ancak yönetmelik ve standartlara uyularak yapılmış çok sayıda betonarme yapının depremlerden çok az etkilendiği de geçmiş 30 yılda olan pek çok depremde görülmüştür. Depreme dayanıklı betonarme yapı yapılamaz diye bir görüşle yola çıkılırsa depreme dayanmış pek çok betonarme yapı nereye konulacaktır?
Ahşap yapıların tasarım, yapım ve deprem davranışları gibi konular son 20-30 yıl içinde inşaat mühendisliği eğitiminde çok az ya da hiç bir yer almamıştır. Sanki ahşap yapı yapmak ve depremde hasar gören ahşap yapılar da unutulmuştur. Ahşap yapı yapan usta ve kalfa da kalmamıştır. Bir ahşap yapı yapma kampanyasına başlamadan önce ahşap yapıların özellikleri, tasarımı ve inşaatı konularına kısaca bakmak gerekir.
SON DEPREMLERDE AHŞAP YAPILAR
17 Ağustos 1999 Depreminde çok sayıda betonarme yapı yıkıldı. Deprem bölgesinde çok az sayıda ahşap yapı vardı ve bu nedenle ahşap yapıların hasarı betonarme yapılara bakılınca belirgin biçimde daha az oldu. Çünkü en az 40 yıldanberi ahşap yapı yapılmıyor. Bu gözlemle bir sonuca varılıyor: Betonarme yapılar depreme dayanıklı değil ahşap karkas yapılar daha çok dayanıklı bundan sonra hep ahşap karkas ve geleneksel türde yapılar yapalım. Aynı tür gözleme dayanan bu yöntemi başka depremlere de uygulayalım: 1967 Mudurnu vadisi depreminde yıkılan bütün kırsal konutlar geleneksel biçimde yapılmış ahşap karkas yapılardır, 1970 Gediz Depreminde de çok sayıda ahşap karkas yapı yıkılmıştır.
Bu iki depremdeki yapı hasarına bakılarak çıkarılacak sonuç: Ahşap karkas yapılar çok kötü bir yapı sistemidir. 1967 Mudurnu Vadisi depreminde can kaybı az olmuş: Yıkılsa da can kaybı az oluyor. Ancak ahşap karkas yapılara karşı kötü bir niyet varsa 1995 Kobe depremi de hemen hatırlanabilir: Kobe depreminde olan 5500 can kaybının yaklaşık 4500'ü ahşap karkas yapıların yıkılması ve yanması ile olmuştur. Ahşap yapı ve deprem sonucu çıkan yangına en iyi örnek 1 Eylül 1923 Kanto, Japonya depremi: Bu depremde Tokyo'da ölen 120 000 kişinin 110 000'i deprem sonrası çıkan yangında yanan ahşap yapılar nedeni ile olmuştur. Bu gözlemlerle yine aynı sonuca varılabilir: Ahşap yapılar deprem açısından son derece güvensizdir ve yapılmamalıdır.
Bu yaklaşım birer yapı malzemesi olan ahşap ve betonarmeden yapılmış yapıların deprem davranış özelliklerinin bilinmeden yargılanmasıdır. Bu tür yaklaşımlar, malzemesi ne olursa olsun depreme dayanıklı yapı tasarımının temel ilkelerini bilmemekten de kaynaklanmaktadır. Asıl yapılması gereken Kobe'de ya da Mudurnu ve Gediz Depremlerinde yıkılan ahşap yapılar ile 17 Ağustos 1999'da yıkılan betonarme yapıların özellikleri neydi ve nasıl yapılmışlardı da yıkıldılar ya da çok hasar gördüler sorusunu sormak ve yanıtını araştırmaktır. Bunun sonucunda da her iki tür malzeme ile yapılmış yapılar için deprem dayanımı için gerekenleri belirlemek ya da bir daha belirlemektir.
TEK BAŞINA YAPI MALZEMESİ DEPREM DAYANIMINI BELİRLEMEZ
Bu tür yıkılma nedenlerinin araştırma çalışmalarının sonucunda, malzemesi ne olursa olsun, yıkılan yapıların, yalnızca düşey yük taşıyabilecek yapılar olduğu, deprem yükleri ve etkileri dikkate alınmadan yapılmış ve yalnızca düşey yükleri taşımak için yapılmış bu nedenle de depremlerde yıkılmış ya da ağır hasar görmüş oldukları ve herhangibir yapı malzemesinin kendiliğinden depreme dayanıklı ya da dayanıksız olmadığı anlaşılacaktır. Çünkü aynı malzeme ile yapılmış olmasına karşın yıkılan ve yıkılmayan yapılar bütün depremlerde vardır.
DEPREME DAYANIKLI YAPILAR İÇİN TEMEL İLKELER
Önce malzemesi ne olursa olsun depreme dayanıklı yapılar için geçerli temel ilkeler vardır:
1-Depremde yapılara kendi ağırlıkları ve kullanım yüklerinden başka yanal yükler gelmektedir. O zaman yapı sisteminde depremde gelen yanal yükleri taşıyabilecek ve bu yanal yüklerin yaratacağı kesme ve eğilme etkilerini fazla ötelenmeden, bükülmeden ve kırılıp kopmadan taşıyabilecek elemanlar olmalıdır. Bir diğer deyişle yapı ve yapı elemanları deprem yüklerine karşı tasarlanmış olmalıdır. Betonarme yapılarda perde duvarlar, ahşap karkas yapılarda diyagonal elemanlar gibi.
2-Yapıdaki düşey ve yatay yük taşıyan elemanlar birbirine iyi bağlanmalıdır. Bir başka deyişle yapı elemanları arasında yeterli ve güvenli bir biçimde kuvvet aktarımını sağlayacak birleşim yeri ayrıntıları olmalıdır. Bir diğer deyişle betonarme yapıda kolon kiriş birleşim yerlerinde etriye sıklaştırması ve boyuna donatıların yeterli boyda ankrajı, ahşap karkas yapılarda kiriş ve dikmeleri bağlayan metal elemanlar kullanılması ve ahşap elemanların yapının temeline yeterli bir biçimde bağlanmış olması gibi.
3-Yatay ve düşey elemanlar kendilerine depremde gelen ek zorlamaları taşıyabilecek boyutlarda olmalıdır.Yalnızca düşey yük taşıyan yapılarda elemanlar daha küçük en kesitli ve kiriş açıklıkları daha uzundur, düşey taşıyıcıların, kolonların, sayısı azdır.
4-Üst yapıda depremde olan atalet kuvvetleri temellere ve yapının zeminine (toprağa) güvenli bir biçimde aktarılmalıdır. Deprem sırasında zeminde olacak mekanik değişmeler ve depremde yapıda oluşan ek kuvvetlerin temele ve zemine getireceği ek etkiler dikkate alınmalıdır.
Bu temel ilkelere uyulduğu zaman malzemesi ahşap, çelik ya da betonarme olan her yapı depreme dayanıklı olarak yapılabilir. Kısaca malzemesi ne olursa olsun iki türlü yapı vardır: deprem etkileri de dikkate alınarak tasarlanmış yapılar ve yalnızca düşey yüklere göre tasarlanmış yapılar.
GELENEKSEL VE DİĞER TÜR AHŞAP YAPILAR
Türkiye'de tek tip ahşap karkas yapı yoktur. Ahşap yapılar ya da ahşap karkas yapılar vardır. Bu yapılar betonarme karkas yapılarda olduğu gibi diğer bir deyişle düşey ve yatay taşıyıcıları (kolon ve kirişleri) olan yapılardır. Ahşap karkas yapılar çeşitli biçimlerde yapılmaktadır ya da bir zamanlar yapılmıştır.
1-Ahşap kolon ya da dikmeleri ve kirişleri olan yapılar. Kiriş ve kolon gibi yapı elemanları çok büyük kesitli, azman, denilen büyük boyutta ve az sayıda elemanlardan oluşmaktadır. Kiriş ve kolonların birleşim yerlerinde özellikle depremde gelen yatay kuvvet aktarımı sağlayacak biçimde bağlantı yapmak zordur. Kat döşemeleri de ahşaptır. Dikmelerin arası taş, kerpiç ve tuğla yerleştirilerek bir duvar oluşturulmaktadır. Bu yapılar aslında ahşap takviyeli yığma yapı olarak nitelenmelidir. Bu yapılar genellikle ahşabın temin edilmesinin güç olduğu bölge ve dönemlerin yapısıdır. Bu günlerde ahşap dikme ve yatay elemanların yerini betonarme düşey ve yatay hatıllar, ahşap kat döşemelerinin yerine de betonarme plak döşemeler yapılmaktadır.
Nerdeyse düşey yükleri bile taşıyamayacak bir ahşap çerçeveden oluşan bu yapıların deprem dayanımları çok sınırlıdır. Düşey yüklerin önemli bir bölümünü dolgu duvarlar taşımaktadır..
2-Bu yapılarda daha ince kesitli düşey ahşap elemanlar, 5 x 10 cm gibi en kesitli daha sık aralıklarla kullanılmaktadır. Zayıf bir ahşap çerçeveden oluşan bu yapıların yetersizliği 1940'lı yıllarda Kuzey Anadolu Fayı üzerinde ve başka ülkelerde olan pek çok depremde gözlenmiş ve ahşap dikmelerin çift yönde X-biçiminde diyagonal yada çapraz elemanlarla güçlendirilmesi gereği ortaya çıkmıştır. Bu durum Bolu ve çevresine 1944 depreminden sonra yapılan ahşap karkas yapılarda daha çok X- biçiminde çaprazların kullanılmağa başlanması ile gözlenmiştir. Bu yapılarda da duvar dolgu maddesi olarak taş, kerpiç ve tuğla kullanılmıştır.
Burada anlatılan ahşap dikmeli ve diyagonalli ya da diyagonalsiz yapılar hımış yapılar olarak adlandırılmaktadır. Bazı ahşap karkas yapılarda dikmeler arasındaki aralıklar 1.00 metre kadar olurken bazılarında 2-3 metre ya da dikmeler yalnız yapı köşelerinde olmaktadır. Bu farklılıklar yapıların deprem dayanımlarınında da etkilidir.
Ahşap dikmelerin arasına dolgu maddesi olarak kaba kesilmiş küçük tomruklarda konulmaktadır. Bu yapılar Dizeme olarak adlandırılmaktadır.
Ancak yatay yükleri alacak diyagonalleri (çaprazları) olan dizeme tür bir başka yapı depremden etkilenmemiştir. Bu yapıda hasarı önleyen şey ahşap malzemeden yapılmış olması değildir. Yatay deprem yüklerini taşıyabilecek çapraz elemanların yeterli sayıda ve zemin katta da konulmuş olmasıdır. Tıpkı deprem yükleri nedeni ile betonarme perde duvarlı-kolonlu yapıların yıkılmayıp yanlızca düşey yükler için kolonları olan perde duvarsız betonarme yapıların yıkılması gibi.
3-İklim koşullarının yumuşak olduğu ve ahşabın bol bulunduğu yerlerde geliştirilmiş bir başka ahşap karkas yapı yöntemi bağdadi denilen ahşap karkas yapıdır. Bu yapım yöntemine göre ahşap karkasın iç ve dış yüzüne 2-3 cm aralarla 3-4 cm genişliğinde ve 1-2 cm kalınlığında ahşap çıtalar çakılmaktadır. Bu durum daki yapılarda duvar yatay yükler altında davranış açısından bir perde duvara'a benzer konumda olacağı sanılmaktadır. Çıtalarla sınırlanmış duvar boşluğu ısı yalıtımı için ağaç kabuğu, çakıl taşları ile doldurulmakta ya da tümü ile boş da bırakılmaktadır. Duvar daha sonra kireçli bir harçla sıvanmaktadır. Sıvanın ahşaba yapışması için çıtaların üstüne rabiç teli çakılmaktadır.
1970 Gediz depreminde bağdadi ahşap karkas yapıların hımış ahşap karkas yapılara göre belirgin bir biçimde daha iyi davrandıkları ve hasar düzeylerinin daha az olduğu gözlenmiştir.
4-Bunun dışında ahşabın bol ve ucuz olduğu bölge ve dönemlerde yapılmış dış yüzü tümü ile enli tahtalar kaplanmış ahşap karkas yapılar da vardır.
Buraya kadar sayılan ahşap karkas yapılar Türkiye'nin geleneksel ahşap karkas yapılarıdır.
5-Ormanların çok büyük ve geniş alanları kapsadığı ABD ve Kanada'da depreme karşı çok üsütün olduğu söylenen ahşap karkas yapılar ise bizim geleneksel ahşap karkas yapılardan çok farklıdır. Bu ülkelerdeki depremlerden edinilen gözlemlerin dikmeleri ve diyagonalleri olan ahşap karkas yapıların deprem karşısında yeterli olamadığını kanıtlaması üzerine daha değişik bir ahşap karkas yapı sistemi geliştirilmiştir.
Bu yapılar da duvarlar ve döşemeler ahşap karkas panellerden oluşmaktadır. Yaklaşık 5 cm x 5 cm kesitli tahtalardan oluşturulan ve yapının kat yüksekliği kadar yüksekliği ve en çok 3-4 metre kadar uzunluğu olan duvar panellerinin iç ve dış yüzüne 1 cm kadar kalınlıkta kontraplak kaplanmakta ve bu kontraplaklar bütün dikme ve yatay çerçeve elemanlarına 2-3 cm aralıklarla çivilenmektedir. Daha sonra bu duvar panelleri birbirlerine yada bir ara dikmeye sık konulmuş çelik bulonlarla bağlanmaktadır. Döşemelerde aynı biçimde yapılmakta ancak döşemeyi oluşturan yatay panel elemanlar çok daha derin olmaktadır. Döşeme panelinin iç elemanları, bir anlamda kirişleri, 5 cm x 15-25 cm gibi daha derin elemanlardan yapılmakta ve alt ve üst yüzeyleri yine kontraplakla kaplanmaktadır. Bu paneller duvar panellerinin üzerine çakılmakta ya da yine bulonlarla bağlanmaktdır.
Bu tür ahşap karkas yapılar aslında tümü ile ahşap perde duvarlı yapı olarak nitelenmelidir. Depremde gelen yatay yükleri taşıma mekanizmaları açısıdan da tünel kalıpla yapılmış yerinde dökme betonarme perde duvarlı yapılara benzemektedir. 17 Ağustos 1999 depreminde İzmit'te hiç hasarı olmayan ve zemini çok zayıf olan Yahya Kaptan Mahallesindeki yapılar tünel kalıp yöntemi ile yapılmış betonarme perde duvarlı yapılardır.
Bu tür ahşap perde duvarlı yapılar Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da ençok 3 katlı yapılmaktadır. Zemin katı betonarme olarak yapılmış ve bunun üstüne 3 kat ahşap perde duvarlı olarak yapılmış olan karma yapılar da vardır.
Zemin katların betonarme yapılmasının nedeni zemin katın dükkan ya da garaj gibi geniş açıklı olarak yapılmak istenmesinden kaynaklanmaktadır. Zemin katın ahşap olarak yapılması ise zemin katın çok esnek olmasına neden olduğu için daha rijit olan betonarme seçilmektedir.
Amerikan tipi ahşap konut yapıların depremde karşılaştıkları en büyük sorun yapının temel bağlantılarıdır. Bu tür yapılarda deprem hasarı ençok ahşap duvar panellerinin temele yeterli bir biçimde bağlanmamış olmasından kaynaklanmaktadır. Bu bağlantı yetersizliği nedeni ile yapı depremde temelden devrilmektedir. Çözüm ise duvar panellerinin, yeterli derinlikte betonarme bir duvar altı sömeline ankraj edilmiş ucuna bulon takılan vidalar kullanılarak bağlanmasıdır: Depreme dayanıklı ahşap karkas yapıların en önemli bölümü olan temellerinin betonarme olması gerekmektedir.
1944 Bolu ve 1967 Mudurnu Vadisi ve 1970 Gediz depremlerinde yıkılan ahşap karkas yapılarda ahşap karkas dikmeleri iri taşlarda yapılmış temele oturmaktadır. Duvarları oluşturan ahşap dikmeler ve alt başlıklarla bu taş temeller arasında bir bulonlu bir bağlantı olmadığı ve ahşap temel taşlarına sürtünme kuvveti ile oturduğu için pek çok ahşap karkas yapı temelden devrilerek yada kayarak yıkılmıştır.
Betonarme yapılarla bir benzetme yapılırsa çaprazları olmayan ahşap dikmeli ve dolgu duvarlı yapılar yalnızca düşey yükler taşımak için yapılmış betonarme karkas yapılara benzetilebilir. Deprem dayanımını yükseltmek için konulmuş çapraz ya da diyagonal elemanları olan ahşap karkas yapılar da kolonları kirişlerden daha yüksek dayanımlı ve az miktarda perde duvarları da olan betonarme karkas yapılara benzetilebilir.
Duvarları ABD ve Kanada'da yapılan kontraplak kaplı panellerden oluşan ahşap yapıların yatay yükler altındaki davranışları ise tümü ile perde duvarlı yada tünel kalıpla yapılmış perde duvarlı betonarme yapıların deprem davranışları gibidir.
1995 Kobe Depreminde yıkılmış ahşap karkas yapılar geleneksel Japon ahşap karkas yapılarından farklı niteliktedir. Bu yapılarda çerçeveler diyagonal elemanlarla güçlendirilmemiştir. Bu yapıların çoğu II'nci Dünya savaşının hemen sonrasında ekonomik koşulların kötü olduğu bir ortamda savaşta hava bombardımanları ile yıkılmış kentin konut gereksinimini hızla gidermek için kıt malzeme ile hızlı bir biçimde ve geleneksel yapım kurallarına uyulmadan yapılmış ahşap yapılardır.
Japonyanın yüksek düzeyde nemli iklimi ahşabın hızla niteliğini yitirmesine yol açmaktadır. Ahşap yapılar başlangıçtaki üstün mekanik niteliklerini çürüme ve çeşitli böceklerin ve küflerin saldırısı ile hızla yitirebilmektedir. Bu yapıların yüksek nitelikli ahşapdan yapılmamış olmaları da bir zaafiyetleri olmuştur. Ayrıca bu yapıların çatılarında ağır seramik kiremit kaplamalar ve çatı altlarında ağır bir toprak örtüsü olduğu söylenmektedir. Bu nitelikleri ile Kobe'nin ahşap yapıları ahşabın hafif bir malzeme olduğu şeklindeki üstünlüklerini de yitirmiş bir durumda çok şiddetli bir depremle zorlanmış oldukları için umulanın üzerinde hasar görmüşler ve büyük can kaybına neden olmuşlardır.
DEPREM, YANGIN VE AHŞAP YAPILAR
Depremin yol açtığı yangın sonucu ahşap yapıların yanması olayı ile sık sık karşılaşılmaktdır. Ahşap yapıların yangın karşısındaki güçsüzlüğünü hatırlatan en önemli deprem Japonya'daki 1 Eylül 1923 Kanto Depremidir. Bu deprem de olan 120 000 civarındaki can kaybının yaklaşık 110 000'i depremden sonra çıkan yangının sonucunda olmuştur. Çok rüzgarlı bir günde yapıların yıkılması ile başlayan yangın büyük can kaybına yol açmıştır. Yine Japonya'da olan 1995 Kobe depreminde ise 5500 civarındaki can kaybının yaklaşık 1750'si ahşap yapılardaki yangın nedeni ile olmuştur. Japonya'da genel olarak nüfusun büyük ve yerleşim alanlarının sınırlı olması nedeni ile yerleşimler çok yoğundur ve depremden sonra çıkan yangınlar hızla yayılabilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da ise yerleşmeler çok yoğun olmadığı için ahşap karkas bir yapıda depremden sonra çıkan bir yangın hızlı bir biçimde başka yapılara yayılmamakta ve yangın riski Japonya kadar yüksek olmamaktadır.
Ülkemizde de depremden kaynaklanan ahşap yapı yangını olayı vardır. 1970 Gediz depreminde Gediz'in bir mahallesi depremden sonra çıkan yangında tümü ile yanmış ve bu arada hasarlı yapılardan kurtarılamayarak ölenler olmuştur. Yine bu depremde yangın çıkan Akçaalan kasabasındaki tümü ahşap olan evler yanmış, ancak bu yangın nedeni ile kasabada can kaybı olmamıştır.
YAPI MALZEMESİ OLARAK AHŞAP VE DEPREM
AHŞABIN MUTLAK BASINÇ VE ÇEKME DAYANIMI DÜŞÜKTÜR
Ahşap hafiftir. Ancak dayanımı düşüktür. Dayanım / Ağırlık oranı yüksek olmakla birlikte önemli bir nokta çekme ya da basınç dayanımının mutlak değeridir. Betonarmenin çekme ve basınç dayanımları ahşapdan büyüktür. İki farklı malzemeden oluşan betonarmede çekme etkilerini taşıyan demirin dayanımı 2.4 ton/cm2, basınç etkilerini taşıyan betonun dayanımı 0.200 - 0.400 ton/cm2'dir. Buna karşılık ahşabın çekme ve basınç dayanımları ya da emniyet gerilmeleri liflere paralel doğrultuda emniyet gerilmesi en yüksek nitelikli kereste için 0.110-0.120 ton/cm2'dir (DIN 1052) . Betonarme ise daha ağır olmasına karşın dayanımı daha yüksek olduğu için aynı genişlikteki açıklıklar ahşaba göre daha küçük kiriş en kesitleri ile aşılabilir.
Ahşabın yük taşıma gücünün sınırlı olması çok katlı ve geniş açıklıklı yapıların yapılmasına engel olmaktadır.
Ahşabın hafif olması ve daha ince kesitlerde kullanılması burkulma sorununa neden olur.
AHŞABIN ELASTİSİTE MODÜLÜ DÜŞÜKTÜR
Eksenine dik yönde yük taşıyan, kiriş gibi, bir yapı elemanının önemli bir diğer özelliğide yapacağı sehimdir. Sehim ise yapı malzemesinin elastisite modülü [E] ile ilgilidir. Ahşabın elastisite modülü liflere dik yönde 6000 kg/cm2, paralel yönde 125 000 kg/cm2 kadardır. Betonarmenin elastisite modülü [E] ise beton dayanımına göre 270 000 ile 390 000 kg/cm2 arasında değişmektedir. Ahşabın düşük elastisite modülü her zaman ahşap yapıda daha büyük sehimlere neden olmaktadır.
AHŞABIN ZAMANA BAĞLI BÜZÜLMESİ YÜKSEKTİR.
Ahşabın bir başka önemli özelliği zamanla büzülmesidir. Düşey yükler taşıyan elemanlarda bu büzülme daha da yoğun olmaktadır. Bu durum yatay ve düşey ahşap yapı elemanların birleşimlerinin açılmasına ve bağlantıların zayıflamasına neden olmaktadır . Ahşabı bağlayan çivi ve bulon gibi metal elemanların çevresinde boşluk oluşmaktadır. Bu durumda yapının rijitliği zamanla azalmakta ve yatay deprem yükleri altında giderek geri dönüşü olmayan yatay ötelenmeler yapan yapı hızla yıkıma gitmektedir.
Ahşabın zamana karşı dayanımı azdır. Pek çok tarihi yapının taş ya da tuğla yığma bölümleri asırlara dayanmış ancak bu yapıların ahşap bölümlerinden hiçbir şey kalmamıştır.
Ahşabın zamanla mekanik özelliklerini yitirmesi nedeni ile sehimleri artmaktadır. Bunun önlenmesi için çok iyi kurutulmuş ve yoğunluğu yüksek ve üstün nitelikli kereste kullanılması gerekmektedir. Bu durum beton dayanımı proje dayanımından çok düşük olan betonarme yapıların kirişlerinde gözlenen zamana bağlı rötre, eğilme ve kesme çatlaklarının ve gözle farkedilen büyüklükte sehim olmasına benzetilebilir.
AHŞABIN SÜNEKLİK ORANI DÜŞÜKTÜR
Ahşabın bir diğer özelliği ise akma gerilmesi ile kopma noktası arasındaki birim şekil değiştirmenin çok az olmasıdır. Ahşap malzeme olarak çelik kadar sünek değildir. Çelik akma noktasından sonra kopma noktasına ulaşana kadar % 20'ye varabilen birim uzama yapabilmektedir. Bu özelliği nedeni ile çelik yapılar çok daha fazla deprem enerjisi tüketebilmektedir. Betonarme yapılarda da inşaat demirinin bu özelliğini kullanabilecek önlemler alınırsa, etriye sıklaştırması ve kolon ve kiriş boyuna demirlerinin yeterli filiz boyunda betona gömülmüş olması gibi, deprem enerjisi tüketme gücü büyük ölçüde kullanılabilmektedir.
Ahşap yapı elemanlarının bu sünek biçimde enerji tüketme yeteneği yoktur. Çivili yada vidalı birleşim yerlerinin zamanla gevşemesi ahşabın çok büyük yatay ötelenmeler yapmasına ve yeniden şaküle gelemeyerek yıkılmasına neden olabilmektedir.
Kısaca ahşap yapıların malzemesinin özelliğinden kaynaklanan sorunları vardır ve ahşap yapı tasarımında dikkate alınmaları gerekir.
TÜRKİYE'DE AHŞAP YAPI NEDEN ARTIK YAYGIN DEĞİL ?
Yanıtlanması gereken bir soru da bugünlerde Türkiye'de neden yaygın bir biçimde ahşap yapı yapılmamaktadır? Yaklaşık 40-50 yıldır ahşap yapı yapılmamasının nedenleri aşağıda sıralanmaktadır:
1-Birinci neden ormanların azalması ile temin edilmesi güçleşen bir yapı malzemesi olarak ahşabın pahalılaşması ya da ahşabın yerine geçebilen daha ucuz yapı malzemelerinin bulunmasıdır. Bu durum yalnızca ahşabın yapıların taşıyıcı elemanlarında artık kullanılmaması ile sınırlı değildir. Ahşap artık yapıların kapı ve pencerelerinde de kullanılmamakta, metal ve plastik kullanılmaktadır. Bir zamanlar tahtadan yapılan gazoz, kola ya da bira kasaları da bugün artık plastikten yapılıyorsa bunun nedeni aynı işi gören daha ucuz ve eşdeğer dayanımlı bir malzemenin olmasıdır. Kahve, pastane ve gazino gibi yerlerde tahta iskemle ve masanın yerini plastikten yapılmış masa ve sandalye almaktadır.
2-Ahşabın daha kolay sağlanabileceği umulan orman çevrelerindeki köylerde de bile 30-40 yıldır bir iki katlı yapılarda ahşap dikme ve başlık yerine betonarme yatay ve düşey hatıllar kullanılmaktadır. Daha doğrusu yatay ve düşey betonarme hatılla takviyeli yığma yapılar ahşap karkas yapıların yerini almaktadır. Çünkü nitelikli ağaç kalmamıştır.
3-Büyük ya da küçük bütün kentlerde arsaların rant değerinin artması ile imar durumları da değişmiş ve 3-5 kat derken 10-15 katlı yapılara izin verilmiştir. Doğal olarak bu kadar çok katlı yapının ahşap olarak yapılma olanağı yoktur. Burada ahşap yapı yapımından uzaklaşılmasında kent arsaların rantından yararlanmanın teşvik edilmesinin de katkısının olduğu doğrudur. Ancak arsa rantı sorunun olmadığı ve ormanlık alanlara yakın ve dolayısı ile ahşabın ucuz olabileceği, küçük yerleşimlerdeki 1-2 katlı yapıların da betonarme ya da yatay ve düşey hatıllı tuğla yığma olarak yapılması arsa rantı yaklaşımı ile ahşaptan uzaklaşılması tezini her yerde desteklememektedir.
4-Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada gibi ülkelerde ormanlık alanların bolluğu ve bu ormanlarda çok üstün nitelikli kereste veren ağaçların hala var olması gibi ahşap bina yapımını destekleyen bir üstünlük ülkemizde artık yoktur. Ülkemizde yaygın ve zengin bir orman varlığı olsaydı yine de ahşap karkas yapıların yapımına geçmeden önce teknolojik ve endüstriyel bir alt yapının oluşması gerekmektedir:
Kaliteli kereste için çok önemli bir nokta ahşabın kurutulmasıdır. Bunun için önemli boyutta yatırım gerekmektedir.
Yine ahşabı işleyecek usta ve işçi şu anda yoktur, yetiştirilmesi ve eğitimi gereklidir.
Ahşap malzemelerin birleşiminde kullanılan özel metal parçalar ve bulonlar ve çiviler ve üstün nitelikli ahşap yapıştırıcıları ve yangın, böcek ve diğer etmenlerden koruyucu boya ve kaplama malzemeleri çok önemli bir yer tutmaktadır. Bu malzemeleri üreten metal ve kimya sanayinin de yurt içinde kurulması gerekir.
5- Betonarme plastik bir malzemedir. Burada plastik kolayca şekil verilebilen bir malzeme anlamında kullanılmaktadır. Kalıp yaparak çok değişik biçimlerde yapı elemanları çok kolayca yapılabilmektedir. Kolon kiriş birleşim yerleri kolayca ve rijitliklerini zamanla yitirmeyecek biçimde tek parça olarak yapılabilmektedir. Yeterli kalınlıkta en kesiti olan betonarme elemanlar yapılabilmesi nedeni ile betonarme yapılar daha rijit olmakta ve yatay ve düşey yükler altında eleman sehimi ve titreşimi daha az ya da hissedilmez olmaktadır. Bu durum yapı kullanıcıları için psikolojik bir üstünlük olmaktadır. Ahşabın ise kolon - kiriş ya da çapraz birleşim yerlerinde bağlantı sürtünme kuvvetleri ile sağlanabilmektedir. Ahşap malzemeden deprem de gelen yatay yüklerin oluşturduğu momentleri taşıyabilen birleşim yerleri oluşturulamaz.
YORUM:
Ahşap yapıların hafiflikleri deprem açısından bir üstünlüktür. Ancak çelik, betonarme ve tuğla gibi diğer yapı malzemelerinde de olduğu gibi depreme dayanıklı ahşap yapı yaparken ahşabın da kendine özel sorunları vardır.
Malzemesi betonarme, ahşap ya da ne olursa olsun iki türlü yapı olduğu unutulmasın: Yalnızca, kendi ağırlığı ve kullanım yüklerinden oluşan, düşey yükleri taşıyacak biçimde tasarlanıp yapılmış yapılar olduğu gibi düşey yüklerle birlikte deprem yükleri ve etkilerini de taşıyacak biçimde tasarlanıp yapılmış yapılar da vardır. Yine malzemesi ne olursa olsun yapıların depreme dayanıklı olması için gerekli temel ilkelerin olduğu da unutulmamalıdır.
Bu genel ilkeler ve malzemenin nitelikleri dikkate alınarak depreme dayanıklı ahşap yapı da betonarme yapı da yapılabilir.
Ahşap yapı da deprem davranışı da unutulmuştu ve yaklaşık 30-40 yıldır çok az sayıda yapılıyordu. Şimdi yeniden ahşap yapı yapma kampanyasına başlamadan önce ahşap yapı ve deprem davranışını biraz hatırlamak gerek. 17 Ağustos 1999 Depremine çok dar bir açıdan bakılarak çıkarılan sonuçların yanında, ahşap yapıların, başka depremlerdeki davranışlarını da dikkate alarak, deprem dayanımı ve diğer özellikleri bakımından gerçek durumunu daha iyi anlamak gerekir. Ahşap, betonarme ve diğer başka malzemeden yapılmış yapıların deprem davranışlarına ön yargısız ve bilimsel bir yaklaşım gerekir.
Yönetmelik ve standartlara uyulmadan Türkiye'de yapılmış betonarme yapıların depremlerde büyük hasar görüp yıkılacak yapılar olacağı kesindir. Ancak yönetmelik ve standartlara uyularak yapılmış çok sayıda betonarme yapının depremlerden çok az etkilendiği de geçmiş 30 yılda olan pek çok depremde görülmüştür. Depreme dayanıklı betonarme yapı yapılamaz diye bir görüşle yola çıkılırsa depreme dayanmış pek çok betonarme yapı nereye konulacaktır?
Ahşap yapıların tasarım, yapım ve deprem davranışları gibi konular son 20-30 yıl içinde inşaat mühendisliği eğitiminde çok az ya da hiç bir yer almamıştır. Sanki ahşap yapı yapmak ve depremde hasar gören ahşap yapılar da unutulmuştur. Ahşap yapı yapan usta ve kalfa da kalmamıştır. Bir ahşap yapı yapma kampanyasına başlamadan önce ahşap yapıların özellikleri, tasarımı ve inşaatı konularına kısaca bakmak gerekir.
SON DEPREMLERDE AHŞAP YAPILAR
17 Ağustos 1999 Depreminde çok sayıda betonarme yapı yıkıldı. Deprem bölgesinde çok az sayıda ahşap yapı vardı ve bu nedenle ahşap yapıların hasarı betonarme yapılara bakılınca belirgin biçimde daha az oldu. Çünkü en az 40 yıldanberi ahşap yapı yapılmıyor. Bu gözlemle bir sonuca varılıyor: Betonarme yapılar depreme dayanıklı değil ahşap karkas yapılar daha çok dayanıklı bundan sonra hep ahşap karkas ve geleneksel türde yapılar yapalım. Aynı tür gözleme dayanan bu yöntemi başka depremlere de uygulayalım: 1967 Mudurnu vadisi depreminde yıkılan bütün kırsal konutlar geleneksel biçimde yapılmış ahşap karkas yapılardır, 1970 Gediz Depreminde de çok sayıda ahşap karkas yapı yıkılmıştır.
Bu iki depremdeki yapı hasarına bakılarak çıkarılacak sonuç: Ahşap karkas yapılar çok kötü bir yapı sistemidir. 1967 Mudurnu Vadisi depreminde can kaybı az olmuş: Yıkılsa da can kaybı az oluyor. Ancak ahşap karkas yapılara karşı kötü bir niyet varsa 1995 Kobe depremi de hemen hatırlanabilir: Kobe depreminde olan 5500 can kaybının yaklaşık 4500'ü ahşap karkas yapıların yıkılması ve yanması ile olmuştur. Ahşap yapı ve deprem sonucu çıkan yangına en iyi örnek 1 Eylül 1923 Kanto, Japonya depremi: Bu depremde Tokyo'da ölen 120 000 kişinin 110 000'i deprem sonrası çıkan yangında yanan ahşap yapılar nedeni ile olmuştur. Bu gözlemlerle yine aynı sonuca varılabilir: Ahşap yapılar deprem açısından son derece güvensizdir ve yapılmamalıdır.
Bu yaklaşım birer yapı malzemesi olan ahşap ve betonarmeden yapılmış yapıların deprem davranış özelliklerinin bilinmeden yargılanmasıdır. Bu tür yaklaşımlar, malzemesi ne olursa olsun depreme dayanıklı yapı tasarımının temel ilkelerini bilmemekten de kaynaklanmaktadır. Asıl yapılması gereken Kobe'de ya da Mudurnu ve Gediz Depremlerinde yıkılan ahşap yapılar ile 17 Ağustos 1999'da yıkılan betonarme yapıların özellikleri neydi ve nasıl yapılmışlardı da yıkıldılar ya da çok hasar gördüler sorusunu sormak ve yanıtını araştırmaktır. Bunun sonucunda da her iki tür malzeme ile yapılmış yapılar için deprem dayanımı için gerekenleri belirlemek ya da bir daha belirlemektir.
TEK BAŞINA YAPI MALZEMESİ DEPREM DAYANIMINI BELİRLEMEZ
Bu tür yıkılma nedenlerinin araştırma çalışmalarının sonucunda, malzemesi ne olursa olsun, yıkılan yapıların, yalnızca düşey yük taşıyabilecek yapılar olduğu, deprem yükleri ve etkileri dikkate alınmadan yapılmış ve yalnızca düşey yükleri taşımak için yapılmış bu nedenle de depremlerde yıkılmış ya da ağır hasar görmüş oldukları ve herhangibir yapı malzemesinin kendiliğinden depreme dayanıklı ya da dayanıksız olmadığı anlaşılacaktır. Çünkü aynı malzeme ile yapılmış olmasına karşın yıkılan ve yıkılmayan yapılar bütün depremlerde vardır.
DEPREME DAYANIKLI YAPILAR İÇİN TEMEL İLKELER
Önce malzemesi ne olursa olsun depreme dayanıklı yapılar için geçerli temel ilkeler vardır:
1-Depremde yapılara kendi ağırlıkları ve kullanım yüklerinden başka yanal yükler gelmektedir. O zaman yapı sisteminde depremde gelen yanal yükleri taşıyabilecek ve bu yanal yüklerin yaratacağı kesme ve eğilme etkilerini fazla ötelenmeden, bükülmeden ve kırılıp kopmadan taşıyabilecek elemanlar olmalıdır. Bir diğer deyişle yapı ve yapı elemanları deprem yüklerine karşı tasarlanmış olmalıdır. Betonarme yapılarda perde duvarlar, ahşap karkas yapılarda diyagonal elemanlar gibi.
2-Yapıdaki düşey ve yatay yük taşıyan elemanlar birbirine iyi bağlanmalıdır. Bir başka deyişle yapı elemanları arasında yeterli ve güvenli bir biçimde kuvvet aktarımını sağlayacak birleşim yeri ayrıntıları olmalıdır. Bir diğer deyişle betonarme yapıda kolon kiriş birleşim yerlerinde etriye sıklaştırması ve boyuna donatıların yeterli boyda ankrajı, ahşap karkas yapılarda kiriş ve dikmeleri bağlayan metal elemanlar kullanılması ve ahşap elemanların yapının temeline yeterli bir biçimde bağlanmış olması gibi.
3-Yatay ve düşey elemanlar kendilerine depremde gelen ek zorlamaları taşıyabilecek boyutlarda olmalıdır.Yalnızca düşey yük taşıyan yapılarda elemanlar daha küçük en kesitli ve kiriş açıklıkları daha uzundur, düşey taşıyıcıların, kolonların, sayısı azdır.
4-Üst yapıda depremde olan atalet kuvvetleri temellere ve yapının zeminine (toprağa) güvenli bir biçimde aktarılmalıdır. Deprem sırasında zeminde olacak mekanik değişmeler ve depremde yapıda oluşan ek kuvvetlerin temele ve zemine getireceği ek etkiler dikkate alınmalıdır.
Bu temel ilkelere uyulduğu zaman malzemesi ahşap, çelik ya da betonarme olan her yapı depreme dayanıklı olarak yapılabilir. Kısaca malzemesi ne olursa olsun iki türlü yapı vardır: deprem etkileri de dikkate alınarak tasarlanmış yapılar ve yalnızca düşey yüklere göre tasarlanmış yapılar.
GELENEKSEL VE DİĞER TÜR AHŞAP YAPILAR
Türkiye'de tek tip ahşap karkas yapı yoktur. Ahşap yapılar ya da ahşap karkas yapılar vardır. Bu yapılar betonarme karkas yapılarda olduğu gibi diğer bir deyişle düşey ve yatay taşıyıcıları (kolon ve kirişleri) olan yapılardır. Ahşap karkas yapılar çeşitli biçimlerde yapılmaktadır ya da bir zamanlar yapılmıştır.
1-Ahşap kolon ya da dikmeleri ve kirişleri olan yapılar. Kiriş ve kolon gibi yapı elemanları çok büyük kesitli, azman, denilen büyük boyutta ve az sayıda elemanlardan oluşmaktadır. Kiriş ve kolonların birleşim yerlerinde özellikle depremde gelen yatay kuvvet aktarımı sağlayacak biçimde bağlantı yapmak zordur. Kat döşemeleri de ahşaptır. Dikmelerin arası taş, kerpiç ve tuğla yerleştirilerek bir duvar oluşturulmaktadır. Bu yapılar aslında ahşap takviyeli yığma yapı olarak nitelenmelidir. Bu yapılar genellikle ahşabın temin edilmesinin güç olduğu bölge ve dönemlerin yapısıdır. Bu günlerde ahşap dikme ve yatay elemanların yerini betonarme düşey ve yatay hatıllar, ahşap kat döşemelerinin yerine de betonarme plak döşemeler yapılmaktadır.
Nerdeyse düşey yükleri bile taşıyamayacak bir ahşap çerçeveden oluşan bu yapıların deprem dayanımları çok sınırlıdır. Düşey yüklerin önemli bir bölümünü dolgu duvarlar taşımaktadır..
2-Bu yapılarda daha ince kesitli düşey ahşap elemanlar, 5 x 10 cm gibi en kesitli daha sık aralıklarla kullanılmaktadır. Zayıf bir ahşap çerçeveden oluşan bu yapıların yetersizliği 1940'lı yıllarda Kuzey Anadolu Fayı üzerinde ve başka ülkelerde olan pek çok depremde gözlenmiş ve ahşap dikmelerin çift yönde X-biçiminde diyagonal yada çapraz elemanlarla güçlendirilmesi gereği ortaya çıkmıştır. Bu durum Bolu ve çevresine 1944 depreminden sonra yapılan ahşap karkas yapılarda daha çok X- biçiminde çaprazların kullanılmağa başlanması ile gözlenmiştir. Bu yapılarda da duvar dolgu maddesi olarak taş, kerpiç ve tuğla kullanılmıştır.
Burada anlatılan ahşap dikmeli ve diyagonalli ya da diyagonalsiz yapılar hımış yapılar olarak adlandırılmaktadır. Bazı ahşap karkas yapılarda dikmeler arasındaki aralıklar 1.00 metre kadar olurken bazılarında 2-3 metre ya da dikmeler yalnız yapı köşelerinde olmaktadır. Bu farklılıklar yapıların deprem dayanımlarınında da etkilidir.
Ahşap dikmelerin arasına dolgu maddesi olarak kaba kesilmiş küçük tomruklarda konulmaktadır. Bu yapılar Dizeme olarak adlandırılmaktadır.
Ancak yatay yükleri alacak diyagonalleri (çaprazları) olan dizeme tür bir başka yapı depremden etkilenmemiştir. Bu yapıda hasarı önleyen şey ahşap malzemeden yapılmış olması değildir. Yatay deprem yüklerini taşıyabilecek çapraz elemanların yeterli sayıda ve zemin katta da konulmuş olmasıdır. Tıpkı deprem yükleri nedeni ile betonarme perde duvarlı-kolonlu yapıların yıkılmayıp yanlızca düşey yükler için kolonları olan perde duvarsız betonarme yapıların yıkılması gibi.
3-İklim koşullarının yumuşak olduğu ve ahşabın bol bulunduğu yerlerde geliştirilmiş bir başka ahşap karkas yapı yöntemi bağdadi denilen ahşap karkas yapıdır. Bu yapım yöntemine göre ahşap karkasın iç ve dış yüzüne 2-3 cm aralarla 3-4 cm genişliğinde ve 1-2 cm kalınlığında ahşap çıtalar çakılmaktadır. Bu durum daki yapılarda duvar yatay yükler altında davranış açısından bir perde duvara'a benzer konumda olacağı sanılmaktadır. Çıtalarla sınırlanmış duvar boşluğu ısı yalıtımı için ağaç kabuğu, çakıl taşları ile doldurulmakta ya da tümü ile boş da bırakılmaktadır. Duvar daha sonra kireçli bir harçla sıvanmaktadır. Sıvanın ahşaba yapışması için çıtaların üstüne rabiç teli çakılmaktadır.
1970 Gediz depreminde bağdadi ahşap karkas yapıların hımış ahşap karkas yapılara göre belirgin bir biçimde daha iyi davrandıkları ve hasar düzeylerinin daha az olduğu gözlenmiştir.
4-Bunun dışında ahşabın bol ve ucuz olduğu bölge ve dönemlerde yapılmış dış yüzü tümü ile enli tahtalar kaplanmış ahşap karkas yapılar da vardır.
Buraya kadar sayılan ahşap karkas yapılar Türkiye'nin geleneksel ahşap karkas yapılarıdır.
5-Ormanların çok büyük ve geniş alanları kapsadığı ABD ve Kanada'da depreme karşı çok üsütün olduğu söylenen ahşap karkas yapılar ise bizim geleneksel ahşap karkas yapılardan çok farklıdır. Bu ülkelerdeki depremlerden edinilen gözlemlerin dikmeleri ve diyagonalleri olan ahşap karkas yapıların deprem karşısında yeterli olamadığını kanıtlaması üzerine daha değişik bir ahşap karkas yapı sistemi geliştirilmiştir.
Bu yapılar da duvarlar ve döşemeler ahşap karkas panellerden oluşmaktadır. Yaklaşık 5 cm x 5 cm kesitli tahtalardan oluşturulan ve yapının kat yüksekliği kadar yüksekliği ve en çok 3-4 metre kadar uzunluğu olan duvar panellerinin iç ve dış yüzüne 1 cm kadar kalınlıkta kontraplak kaplanmakta ve bu kontraplaklar bütün dikme ve yatay çerçeve elemanlarına 2-3 cm aralıklarla çivilenmektedir. Daha sonra bu duvar panelleri birbirlerine yada bir ara dikmeye sık konulmuş çelik bulonlarla bağlanmaktadır. Döşemelerde aynı biçimde yapılmakta ancak döşemeyi oluşturan yatay panel elemanlar çok daha derin olmaktadır. Döşeme panelinin iç elemanları, bir anlamda kirişleri, 5 cm x 15-25 cm gibi daha derin elemanlardan yapılmakta ve alt ve üst yüzeyleri yine kontraplakla kaplanmaktadır. Bu paneller duvar panellerinin üzerine çakılmakta ya da yine bulonlarla bağlanmaktdır.
Bu tür ahşap karkas yapılar aslında tümü ile ahşap perde duvarlı yapı olarak nitelenmelidir. Depremde gelen yatay yükleri taşıma mekanizmaları açısıdan da tünel kalıpla yapılmış yerinde dökme betonarme perde duvarlı yapılara benzemektedir. 17 Ağustos 1999 depreminde İzmit'te hiç hasarı olmayan ve zemini çok zayıf olan Yahya Kaptan Mahallesindeki yapılar tünel kalıp yöntemi ile yapılmış betonarme perde duvarlı yapılardır.
Bu tür ahşap perde duvarlı yapılar Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da ençok 3 katlı yapılmaktadır. Zemin katı betonarme olarak yapılmış ve bunun üstüne 3 kat ahşap perde duvarlı olarak yapılmış olan karma yapılar da vardır.
Zemin katların betonarme yapılmasının nedeni zemin katın dükkan ya da garaj gibi geniş açıklı olarak yapılmak istenmesinden kaynaklanmaktadır. Zemin katın ahşap olarak yapılması ise zemin katın çok esnek olmasına neden olduğu için daha rijit olan betonarme seçilmektedir.
Amerikan tipi ahşap konut yapıların depremde karşılaştıkları en büyük sorun yapının temel bağlantılarıdır. Bu tür yapılarda deprem hasarı ençok ahşap duvar panellerinin temele yeterli bir biçimde bağlanmamış olmasından kaynaklanmaktadır. Bu bağlantı yetersizliği nedeni ile yapı depremde temelden devrilmektedir. Çözüm ise duvar panellerinin, yeterli derinlikte betonarme bir duvar altı sömeline ankraj edilmiş ucuna bulon takılan vidalar kullanılarak bağlanmasıdır: Depreme dayanıklı ahşap karkas yapıların en önemli bölümü olan temellerinin betonarme olması gerekmektedir.
1944 Bolu ve 1967 Mudurnu Vadisi ve 1970 Gediz depremlerinde yıkılan ahşap karkas yapılarda ahşap karkas dikmeleri iri taşlarda yapılmış temele oturmaktadır. Duvarları oluşturan ahşap dikmeler ve alt başlıklarla bu taş temeller arasında bir bulonlu bir bağlantı olmadığı ve ahşap temel taşlarına sürtünme kuvveti ile oturduğu için pek çok ahşap karkas yapı temelden devrilerek yada kayarak yıkılmıştır.
Betonarme yapılarla bir benzetme yapılırsa çaprazları olmayan ahşap dikmeli ve dolgu duvarlı yapılar yalnızca düşey yükler taşımak için yapılmış betonarme karkas yapılara benzetilebilir. Deprem dayanımını yükseltmek için konulmuş çapraz ya da diyagonal elemanları olan ahşap karkas yapılar da kolonları kirişlerden daha yüksek dayanımlı ve az miktarda perde duvarları da olan betonarme karkas yapılara benzetilebilir.
Duvarları ABD ve Kanada'da yapılan kontraplak kaplı panellerden oluşan ahşap yapıların yatay yükler altındaki davranışları ise tümü ile perde duvarlı yada tünel kalıpla yapılmış perde duvarlı betonarme yapıların deprem davranışları gibidir.
1995 Kobe Depreminde yıkılmış ahşap karkas yapılar geleneksel Japon ahşap karkas yapılarından farklı niteliktedir. Bu yapılarda çerçeveler diyagonal elemanlarla güçlendirilmemiştir. Bu yapıların çoğu II'nci Dünya savaşının hemen sonrasında ekonomik koşulların kötü olduğu bir ortamda savaşta hava bombardımanları ile yıkılmış kentin konut gereksinimini hızla gidermek için kıt malzeme ile hızlı bir biçimde ve geleneksel yapım kurallarına uyulmadan yapılmış ahşap yapılardır.
Japonyanın yüksek düzeyde nemli iklimi ahşabın hızla niteliğini yitirmesine yol açmaktadır. Ahşap yapılar başlangıçtaki üstün mekanik niteliklerini çürüme ve çeşitli böceklerin ve küflerin saldırısı ile hızla yitirebilmektedir. Bu yapıların yüksek nitelikli ahşapdan yapılmamış olmaları da bir zaafiyetleri olmuştur. Ayrıca bu yapıların çatılarında ağır seramik kiremit kaplamalar ve çatı altlarında ağır bir toprak örtüsü olduğu söylenmektedir. Bu nitelikleri ile Kobe'nin ahşap yapıları ahşabın hafif bir malzeme olduğu şeklindeki üstünlüklerini de yitirmiş bir durumda çok şiddetli bir depremle zorlanmış oldukları için umulanın üzerinde hasar görmüşler ve büyük can kaybına neden olmuşlardır.
DEPREM, YANGIN VE AHŞAP YAPILAR
Depremin yol açtığı yangın sonucu ahşap yapıların yanması olayı ile sık sık karşılaşılmaktdır. Ahşap yapıların yangın karşısındaki güçsüzlüğünü hatırlatan en önemli deprem Japonya'daki 1 Eylül 1923 Kanto Depremidir. Bu deprem de olan 120 000 civarındaki can kaybının yaklaşık 110 000'i depremden sonra çıkan yangının sonucunda olmuştur. Çok rüzgarlı bir günde yapıların yıkılması ile başlayan yangın büyük can kaybına yol açmıştır. Yine Japonya'da olan 1995 Kobe depreminde ise 5500 civarındaki can kaybının yaklaşık 1750'si ahşap yapılardaki yangın nedeni ile olmuştur. Japonya'da genel olarak nüfusun büyük ve yerleşim alanlarının sınırlı olması nedeni ile yerleşimler çok yoğundur ve depremden sonra çıkan yangınlar hızla yayılabilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da ise yerleşmeler çok yoğun olmadığı için ahşap karkas bir yapıda depremden sonra çıkan bir yangın hızlı bir biçimde başka yapılara yayılmamakta ve yangın riski Japonya kadar yüksek olmamaktadır.
Ülkemizde de depremden kaynaklanan ahşap yapı yangını olayı vardır. 1970 Gediz depreminde Gediz'in bir mahallesi depremden sonra çıkan yangında tümü ile yanmış ve bu arada hasarlı yapılardan kurtarılamayarak ölenler olmuştur. Yine bu depremde yangın çıkan Akçaalan kasabasındaki tümü ahşap olan evler yanmış, ancak bu yangın nedeni ile kasabada can kaybı olmamıştır.
YAPI MALZEMESİ OLARAK AHŞAP VE DEPREM
AHŞABIN MUTLAK BASINÇ VE ÇEKME DAYANIMI DÜŞÜKTÜR
Ahşap hafiftir. Ancak dayanımı düşüktür. Dayanım / Ağırlık oranı yüksek olmakla birlikte önemli bir nokta çekme ya da basınç dayanımının mutlak değeridir. Betonarmenin çekme ve basınç dayanımları ahşapdan büyüktür. İki farklı malzemeden oluşan betonarmede çekme etkilerini taşıyan demirin dayanımı 2.4 ton/cm2, basınç etkilerini taşıyan betonun dayanımı 0.200 - 0.400 ton/cm2'dir. Buna karşılık ahşabın çekme ve basınç dayanımları ya da emniyet gerilmeleri liflere paralel doğrultuda emniyet gerilmesi en yüksek nitelikli kereste için 0.110-0.120 ton/cm2'dir (DIN 1052) . Betonarme ise daha ağır olmasına karşın dayanımı daha yüksek olduğu için aynı genişlikteki açıklıklar ahşaba göre daha küçük kiriş en kesitleri ile aşılabilir.
Ahşabın yük taşıma gücünün sınırlı olması çok katlı ve geniş açıklıklı yapıların yapılmasına engel olmaktadır.
Ahşabın hafif olması ve daha ince kesitlerde kullanılması burkulma sorununa neden olur.
AHŞABIN ELASTİSİTE MODÜLÜ DÜŞÜKTÜR
Eksenine dik yönde yük taşıyan, kiriş gibi, bir yapı elemanının önemli bir diğer özelliğide yapacağı sehimdir. Sehim ise yapı malzemesinin elastisite modülü [E] ile ilgilidir. Ahşabın elastisite modülü liflere dik yönde 6000 kg/cm2, paralel yönde 125 000 kg/cm2 kadardır. Betonarmenin elastisite modülü [E] ise beton dayanımına göre 270 000 ile 390 000 kg/cm2 arasında değişmektedir. Ahşabın düşük elastisite modülü her zaman ahşap yapıda daha büyük sehimlere neden olmaktadır.
AHŞABIN ZAMANA BAĞLI BÜZÜLMESİ YÜKSEKTİR.
Ahşabın bir başka önemli özelliği zamanla büzülmesidir. Düşey yükler taşıyan elemanlarda bu büzülme daha da yoğun olmaktadır. Bu durum yatay ve düşey ahşap yapı elemanların birleşimlerinin açılmasına ve bağlantıların zayıflamasına neden olmaktadır . Ahşabı bağlayan çivi ve bulon gibi metal elemanların çevresinde boşluk oluşmaktadır. Bu durumda yapının rijitliği zamanla azalmakta ve yatay deprem yükleri altında giderek geri dönüşü olmayan yatay ötelenmeler yapan yapı hızla yıkıma gitmektedir.
Ahşabın zamana karşı dayanımı azdır. Pek çok tarihi yapının taş ya da tuğla yığma bölümleri asırlara dayanmış ancak bu yapıların ahşap bölümlerinden hiçbir şey kalmamıştır.
Ahşabın zamanla mekanik özelliklerini yitirmesi nedeni ile sehimleri artmaktadır. Bunun önlenmesi için çok iyi kurutulmuş ve yoğunluğu yüksek ve üstün nitelikli kereste kullanılması gerekmektedir. Bu durum beton dayanımı proje dayanımından çok düşük olan betonarme yapıların kirişlerinde gözlenen zamana bağlı rötre, eğilme ve kesme çatlaklarının ve gözle farkedilen büyüklükte sehim olmasına benzetilebilir.
AHŞABIN SÜNEKLİK ORANI DÜŞÜKTÜR
Ahşabın bir diğer özelliği ise akma gerilmesi ile kopma noktası arasındaki birim şekil değiştirmenin çok az olmasıdır. Ahşap malzeme olarak çelik kadar sünek değildir. Çelik akma noktasından sonra kopma noktasına ulaşana kadar % 20'ye varabilen birim uzama yapabilmektedir. Bu özelliği nedeni ile çelik yapılar çok daha fazla deprem enerjisi tüketebilmektedir. Betonarme yapılarda da inşaat demirinin bu özelliğini kullanabilecek önlemler alınırsa, etriye sıklaştırması ve kolon ve kiriş boyuna demirlerinin yeterli filiz boyunda betona gömülmüş olması gibi, deprem enerjisi tüketme gücü büyük ölçüde kullanılabilmektedir.
Ahşap yapı elemanlarının bu sünek biçimde enerji tüketme yeteneği yoktur. Çivili yada vidalı birleşim yerlerinin zamanla gevşemesi ahşabın çok büyük yatay ötelenmeler yapmasına ve yeniden şaküle gelemeyerek yıkılmasına neden olabilmektedir.
Kısaca ahşap yapıların malzemesinin özelliğinden kaynaklanan sorunları vardır ve ahşap yapı tasarımında dikkate alınmaları gerekir.
TÜRKİYE'DE AHŞAP YAPI NEDEN ARTIK YAYGIN DEĞİL ?
Yanıtlanması gereken bir soru da bugünlerde Türkiye'de neden yaygın bir biçimde ahşap yapı yapılmamaktadır? Yaklaşık 40-50 yıldır ahşap yapı yapılmamasının nedenleri aşağıda sıralanmaktadır:
1-Birinci neden ormanların azalması ile temin edilmesi güçleşen bir yapı malzemesi olarak ahşabın pahalılaşması ya da ahşabın yerine geçebilen daha ucuz yapı malzemelerinin bulunmasıdır. Bu durum yalnızca ahşabın yapıların taşıyıcı elemanlarında artık kullanılmaması ile sınırlı değildir. Ahşap artık yapıların kapı ve pencerelerinde de kullanılmamakta, metal ve plastik kullanılmaktadır. Bir zamanlar tahtadan yapılan gazoz, kola ya da bira kasaları da bugün artık plastikten yapılıyorsa bunun nedeni aynı işi gören daha ucuz ve eşdeğer dayanımlı bir malzemenin olmasıdır. Kahve, pastane ve gazino gibi yerlerde tahta iskemle ve masanın yerini plastikten yapılmış masa ve sandalye almaktadır.
2-Ahşabın daha kolay sağlanabileceği umulan orman çevrelerindeki köylerde de bile 30-40 yıldır bir iki katlı yapılarda ahşap dikme ve başlık yerine betonarme yatay ve düşey hatıllar kullanılmaktadır. Daha doğrusu yatay ve düşey betonarme hatılla takviyeli yığma yapılar ahşap karkas yapıların yerini almaktadır. Çünkü nitelikli ağaç kalmamıştır.
3-Büyük ya da küçük bütün kentlerde arsaların rant değerinin artması ile imar durumları da değişmiş ve 3-5 kat derken 10-15 katlı yapılara izin verilmiştir. Doğal olarak bu kadar çok katlı yapının ahşap olarak yapılma olanağı yoktur. Burada ahşap yapı yapımından uzaklaşılmasında kent arsaların rantından yararlanmanın teşvik edilmesinin de katkısının olduğu doğrudur. Ancak arsa rantı sorunun olmadığı ve ormanlık alanlara yakın ve dolayısı ile ahşabın ucuz olabileceği, küçük yerleşimlerdeki 1-2 katlı yapıların da betonarme ya da yatay ve düşey hatıllı tuğla yığma olarak yapılması arsa rantı yaklaşımı ile ahşaptan uzaklaşılması tezini her yerde desteklememektedir.
4-Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada gibi ülkelerde ormanlık alanların bolluğu ve bu ormanlarda çok üstün nitelikli kereste veren ağaçların hala var olması gibi ahşap bina yapımını destekleyen bir üstünlük ülkemizde artık yoktur. Ülkemizde yaygın ve zengin bir orman varlığı olsaydı yine de ahşap karkas yapıların yapımına geçmeden önce teknolojik ve endüstriyel bir alt yapının oluşması gerekmektedir:
Kaliteli kereste için çok önemli bir nokta ahşabın kurutulmasıdır. Bunun için önemli boyutta yatırım gerekmektedir.
Yine ahşabı işleyecek usta ve işçi şu anda yoktur, yetiştirilmesi ve eğitimi gereklidir.
Ahşap malzemelerin birleşiminde kullanılan özel metal parçalar ve bulonlar ve çiviler ve üstün nitelikli ahşap yapıştırıcıları ve yangın, böcek ve diğer etmenlerden koruyucu boya ve kaplama malzemeleri çok önemli bir yer tutmaktadır. Bu malzemeleri üreten metal ve kimya sanayinin de yurt içinde kurulması gerekir.
5- Betonarme plastik bir malzemedir. Burada plastik kolayca şekil verilebilen bir malzeme anlamında kullanılmaktadır. Kalıp yaparak çok değişik biçimlerde yapı elemanları çok kolayca yapılabilmektedir. Kolon kiriş birleşim yerleri kolayca ve rijitliklerini zamanla yitirmeyecek biçimde tek parça olarak yapılabilmektedir. Yeterli kalınlıkta en kesiti olan betonarme elemanlar yapılabilmesi nedeni ile betonarme yapılar daha rijit olmakta ve yatay ve düşey yükler altında eleman sehimi ve titreşimi daha az ya da hissedilmez olmaktadır. Bu durum yapı kullanıcıları için psikolojik bir üstünlük olmaktadır. Ahşabın ise kolon - kiriş ya da çapraz birleşim yerlerinde bağlantı sürtünme kuvvetleri ile sağlanabilmektedir. Ahşap malzemeden deprem de gelen yatay yüklerin oluşturduğu momentleri taşıyabilen birleşim yerleri oluşturulamaz.
YORUM:
Ahşap yapıların hafiflikleri deprem açısından bir üstünlüktür. Ancak çelik, betonarme ve tuğla gibi diğer yapı malzemelerinde de olduğu gibi depreme dayanıklı ahşap yapı yaparken ahşabın da kendine özel sorunları vardır.
Malzemesi betonarme, ahşap ya da ne olursa olsun iki türlü yapı olduğu unutulmasın: Yalnızca, kendi ağırlığı ve kullanım yüklerinden oluşan, düşey yükleri taşıyacak biçimde tasarlanıp yapılmış yapılar olduğu gibi düşey yüklerle birlikte deprem yükleri ve etkilerini de taşıyacak biçimde tasarlanıp yapılmış yapılar da vardır. Yine malzemesi ne olursa olsun yapıların depreme dayanıklı olması için gerekli temel ilkelerin olduğu da unutulmamalıdır.
Bu genel ilkeler ve malzemenin nitelikleri dikkate alınarak depreme dayanıklı ahşap yapı da betonarme yapı da yapılabilir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder
ders,plan,proje,performans,ödev