Depreme Dayanıklı Fabrika Tasarımı

Türkiye'nin sanayi bölgelerinin önemli kısmı yüksek deprem tehlikesi taşıyan alanlarda yer alıyor. Bursa, Kocaeli, Sakarya, İzmir ve Manisa gibi sanayi illeri bunun en bilinen örnekleri. Bir fabrikada deprem sonrası hasar, can güvenliğinin yanında makine, stok ve üretim kaybı demektir; çoğu zaman işletmenin aylarca durması anlamına gelir.

Bu rehberde fabrika yaptıracak bir yatırımcının deprem konusunda bilmesi gerekenleri, inşaat mühendisi gözüyle ve sahada gördüklerimizle anlatıyoruz. Amacımız statik hesabı anlatmak değil; doğru soruları sorabilmeniz ve projenizi denetleyebilmeniz.

TBDY 2018: Fabrikalar için hangi kurallar geçerli?

Türkiye'de bina türü yapıların deprem tasarımı, 18 Mart 2018 tarihli Resmî Gazete'de yayımlanan ve 1 Ocak 2019'da yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) ile yapılır. Yönetmelik 17 bölümden oluşur; fabrika projelerini en çok ilgilendirenler şunlardır:

• Bölüm 2: Deprem yer hareketi ve tasarım spektrumları,
• Bölüm 3 ve 4: Genel kurallar, bina kullanım sınıfı, deprem tasarım sınıfı ve dayanıma göre tasarım esasları,
• Bölüm 7: Yerinde dökme betonarme taşıyıcı sistemler,
• Bölüm 8: Önüretimli (prefabrik) betonarme taşıyıcı sistemler için özel kurallar,
• Bölüm 9: Çelik taşıyıcı sistemler,
• Bölüm 16: Temel zemini ve temellerin deprem etkisi altında tasarımı.

Mevcut fabrikaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi ise yönetmeliğin 15. bölümünde ele alınır. Yönetmelikten önceki dönemde ruhsat almış tesisler için bu değerlendirme özellikle önemlidir.

Mevcut bir fabrikayı satın alıyor veya büyütüyorsanız

İkinci el bir sanayi binası alırken veya mevcut tesise yeni blok eklerken deprem güvenliği çoğu zaman gözden kaçar. Eski yönetmeliklere göre tasarlanmış prefabrik yapılarda birleşim detayları bugünkü kurallardan farklı olabilir; ayrıca yıllar içinde eklenen asma katlar, vinçler veya çatıya konan ekipmanlar yapının yükünü değiştirmiş olabilir. Bu durumda yapılması gerekenler:

• Mevcut projelerin ve ruhsat ekinin temin edilmesi, yoksa röleve çıkarılması,
• Beton dayanımı ve donatı durumunun yerinde tespiti,
• Sonradan eklenen yüklerin (vinç, asma kat, GES, tank) envanterinin çıkarılması,
• TBDY'nin mevcut binalar bölümüne göre performans değerlendirmesi ve gerekiyorsa güçlendirme projesi.

Yeni bir blok eklenecekse, mevcut yapıyla arasında yeterli genişlikte derz bırakılması ve iki yapının birbirine yük aktarmaması sağlanmalıdır.

Deprem tehlikesi artık parsele özel: AFAD haritası

TBDY 2018 ile birlikte eski "1. derece, 2. derece deprem bölgesi" sınıflaması yerini parsele özel deprem tehlikesine bıraktı. Tasarımda kullanılan spektral ivme değerleri, AFAD Türkiye Deprem Tehlike Haritaları interaktif uygulamasından parsel koordinatı girilerek alınır.

Yönetmelik dört deprem yer hareketi düzeyi tanımlar:

Haritadan alınan kısa periyot (S_S) ve 1 saniye periyot (S₁) spektral ivme katsayıları, yerel zemin etki katsayılarıyla çarpılarak tasarım spektral ivme katsayıları (S_DS ve S_D1) elde edilir. Aynı ilçe içinde bile iki parsel arasında bu değerler farklı çıkabilir.

Bina kullanım sınıfı ve deprem tasarım sınıfı

TBDY, binanın kullanım amacına göre bir bina kullanım sınıfı (BKS) ve buna bağlı bir bina önem katsayısı (I) tanımlar. Konut, işyeri ve olağan endüstri yapıları gibi binalar BKS=3 sınıfında ve I=1,0 ile tasarlanır. Deprem sonrası hemen kullanılması gereken binalar ile tehlikeli madde barındıran yapılar daha üst sınıflarda değerlendirilir ve daha büyük deprem kuvvetleriyle hesaplanır. Toksik, parlayıcı veya patlayıcı madde depolayan bir tesisiniz varsa, kullanım sınıfının proje başında statik müellifiyle birlikte netleştirilmesi gerekir.

BKS ve DD-2 düzeyindeki S_DS değeri birlikte deprem tasarım sınıfını (DTS) belirler. BKS=2 ve 3 için:

BKS=1 sınıfındaki yapılar için aynı eşikler "a" ekli sınıflarla (DTS 1a, 2a vb.) kullanılır. DTS; hangi taşıyıcı sistemlere izin verildiğini, hangi analiz yönteminin zorunlu olduğunu ve süneklik şartlarının sıkılığını belirler. Marmara'daki pek çok sanayi parseli DTS 1 veya 2 sınıfına girer.

Zemin sınıfı: Deprem kuvvetini büyüten görünmez etken

Aynı deprem, sağlam kaya üzerinde ve yumuşak alüvyon üzerinde çok farklı hissedilir. TBDY yerel zemin sınıflarını, zeminin üst 30 metresindeki ortalama kayma dalgası hızı (V_S30) başta olmak üzere SPT ve kayma dayanımı verilerine göre belirler:

Zemin sınıfının belirlenmesi için yeterli sayıda ve derinlikte sondaj, arazi deneyleri ve gerektiğinde jeofizik ölçümler yapılır. Geniş taban alanlı fabrikalarda zemin parsel içinde değişkenlik gösterebilir; bir köşede sağlam, diğer köşede dolgu çıkan arsalar nadir değildir. Bu nedenle sondaj noktalarının bina oturumunu temsil edecek şekilde dağıtılması önemlidir. Zemin etüdü raporu, yapı ruhsatı ekinde de istenen temel belgelerden biridir.

ZD ve ZE zeminlerde deprem kuvvetleri büyür; ZF zeminlerde ise sahaya özel zemin davranış analizi yapılmadan tasarım yapılamaz. Ova ve dere yataklarına yakın sanayi bölgelerinde yüksek yeraltı suyu ve sıvılaşma riski sık görülür. Bu durumda fore kazık veya zemin iyileştirme gündeme gelir; ayrıntılar için zemin etüdü ve fore kazık rehberimize bakabilirsiniz.

Prefabrik fabrikalarda kritik birleşim detayları

Tek katlı prefabrik sanayi yapılarında kolonlar temele soketle ankastre bağlanır, kirişler ise kolonlara çoğunlukla mafsallı (pimli) oturur. Bu sistemde deprem yükünü taşıyan asıl elemanlar konsol gibi çalışan kolonlardır. Bu nedenle tasarım ve uygulamada şu noktalar belirleyicidir:

1. Soket boyutları ve dolgu betonu Kolonun soket içine gömülme derinliği ve soket ile kolon arasındaki boşluğun uygun beton veya harçla eksiksiz doldurulması.
2. Kiriş-kolon pim (dübel) birleşimi Pimlerin çapı, ankraj boyu ve kiriş ucundaki boşluğun doldurulması; pimsiz veya harcı dökülmemiş birleşim deprem anında kiriş kaymasına yol açar.
3. Mesnet oturma uzunluğu Kiriş ve aşıkların kolon veya kiriş üzerine yeterli boyda oturması, yer değiştirme sırasında elemanın düşmesini engeller.
4. Kolon yanal ötelemesi Uzun konsol kolonlarda tepe yer değiştirmesi ve ikinci mertebe etkileri sınırlanmalıdır; yüksek tavanlı hollerde kolon kesitini çoğu zaman bu belirler.
5. Çatı diyaframı Çatı elemanları ve bağlantıları, deprem yükünü kolonlar arasında dağıtacak şekilde birlikte çalışmalıdır.
6. Cephe panellerinin bağlantısı Ağır beton cephe panelleri ayrı birer kütle gibi davranır; bağlantıları hem panel ağırlığını hem de yapının ötelenmesini karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.

Büyük depremlerden sonra yapılan saha incelemelerinde, prefabrik sanayi yapılarındaki hasarların önemli bir kısmının elemanların kendisinden değil bu birleşimlerden kaynaklandığı raporlanmıştır. Sistemin genel avantajları için prefabrik fabrika inşaatı sayfamıza bakabilirsiniz.

Büyük açıklıklı ve çok katlı yapılarda dikkat edilecekler

Uzun bloklar ve dilatasyon

Çok uzun bloklarda sıcaklık ve deprem etkileri nedeniyle dilatasyon derzleri gerekebilir. Derz genişliği, iki bloğun deprem sırasında birbirine çarpmayacağı şekilde hesaplanmalıdır. Aynı derz, çatı, cephe ve tesisat detaylarında da sürekli olmalıdır.

Karma sistemler

Betonarme idari blok ile prefabrik üretim holü veya betonarme çekirdek ile prefabrik çerçeve gibi karma çözümler sık kullanılır. Bu durumda iki sistemin rijitlik farkı ve birleşim bölgesi ayrıca incelenmelidir; ya derzle tamamen ayrılmalı ya da birlikte çalışacak şekilde modellenmelidir.

Çelik fabrikalarda deprem davranışı

Çelik taşıyıcılı fabrikalar hafif oldukları için deprem kuvvetleri betonarmeye göre daha düşüktür; çelik ayrıca sünek bir malzemedir. Ancak bu avantaj ancak doğru detaylarla kullanılabilir. Çelik yapılarda deprem performansını belirleyen başlıca noktalar; çatı ve cephe düzlemindeki çaprazların sürekliliği, kolon-temel ankraj bulonlarının ve taban plakalarının kapasitesi, bulonlu ve kaynaklı birleşimlerin sahada projeye uygun yapılması ve ince cidarlı elemanlarda burkulmanın önlenmesidir. Eksik sıkılmış bir bulon veya montaj sırasında sökülüp geri takılmayan bir çapraz, kâğıt üzerinde güvenli görünen bir sistemi zayıflatabilir.

Vinç ve asma kat yükleri

Köprülü vinçler ve ağır asma katlar, yapının kütlesini ve kolonlardaki eğilmeyi artırır. Vinç kapasitesi ve vinç yolu kotu proje başında kesinleşmelidir; sonradan vinç büyütmek çoğu zaman kolon ve temel güçlendirmesi demektir.

Çok katlı üretim binaları

Arsanın sınırlı olduğu yerlerde fabrikalar çok katlı ve yüksek kat yükseklikli inşa edilir. Ağır makine yükleri ve yüksek katlar, perde duvarlı betonarme sistemleri öne çıkarır. Bu yapılar için betonarme fabrika inşaatı sayfamızda örnekler bulabilirsiniz.

Raf, makine ve ekipman ankrajı

Deprem sonrası fabrikalarda gördüğümüz hasarların bir kısmı taşıyıcı sistemde değil, içerideki ekipmandadır. Devrilen raflar, kayan makineler, kopan tesisat boruları ve düşen asma tavanlar hem can güvenliğini tehdit eder hem de üretimi uzun süre durdurur.

• Depo rafları: Yüksek raf sistemleri sismik hesapla tasarlanmalı, ayakları zemin betonuna uygun ankrajlarla bağlanmalıdır. Avrupa'da yaygın kullanılan EN 16681 standardı, ayarlanabilir palet raflarının sismik tasarımı için esaslar verir. Ankraj kuvvetleri endüstriyel zemin betonunun kalınlık ve donatısıyla birlikte düşünülmelidir.
• Ağır makineler: Pres, CNC ve benzeri makineler için üretici ankraj detayları ile zemin betonunun kapasitesi karşılaştırılmalı, gerekirse ayrı makine temeli yapılmalıdır.
• Tesisat ve depolar: Su ve yakıt tankları, trafo, jeneratör, sprinkler boruları ve kablo tavaları deprem askıları ve esnek bağlantılarla sabitlenmelidir. Yangın yönetmeliği de deprem bölgelerinde sprinkler kolonları için dört yollu destek ve esnek bağlantılar ister.

TBDY, yapısal olmayan bina elemanları ve ekipmanlar için de deprem kuvveti hesabı öngörür. Bu hesabın yapılabilmesi için makine ve raf yerleşiminin proje aşamasında bilinmesi gerekir. Depo yapılarındaki ek ayrıntılar için depo ve lojistik tesis inşaatı rehberimize göz atabilirsiniz.

Asma tavanlar, aydınlatma armatürleri, havalandırma kanalları ve cephe kaplamaları da deprem sırasında düşerek yaralanmalara yol açabilir. Bu elemanların askı ve bağlantı detaylarının deprem yükleri gözetilerek seçilmesi, özellikle personelin yoğun çalıştığı üretim hatları ve kaçış yolları üzerinde önemlidir. Acil durum aydınlatması ve yangın tesisatının depremden sonra da çalışır durumda kalması, güvenli tahliyenin ön koşuludur.

Yapı denetim ve şantiyede kalite kontrolü

Türkiye'de ruhsatlı yapıların projeleri ve uygulaması 4708 sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun kapsamında yapı denetim kuruluşlarınca denetlenir. Ancak deprem performansı yalnızca projede değil, sahada kazanılır veya kaybedilir. Yatırımcı olarak şunları takip etmenizi öneririz:

1. Zemin etüdü raporunu okuyun Zemin sınıfı, yeraltı suyu ve önerilen temel sistemi rapordan anlaşılır olmalı.
2. Beton sınıfı ve numune sonuçlarını isteyin Her dökümden alınan numunelerin kırım sonuçları düzenli paylaşılmalı.
3. Donatı kontrol tutanaklarını görün Özellikle soket, kolon-perde ve bağ kirişi donatıları beton öncesi denetlenmeli.
4. Prefabrik birleşimleri fotoğraflatın Pim, harç dolgusu ve mesnet detayları kapandıktan sonra kontrol edilemez.
5. Raf ve makine ankrajlarını projeye bağlayın Ekipman montajı inşaat bittikten sonra da yapılsa, ankraj detayları statik projeyle uyumlu olmalı.

Sonuç

Depreme dayanıklı bir tesis; doğru verilerle başlayan, doğru sistemle tasarlanan ve titizlikle uygulanan bir fabrika inşaatı sürecinin sonucudur. Parsele özel deprem tehlikesi, sondajla belirlenmiş zemin sınıfı, iyi tasarlanmış birleşimler ve ankrajlı ekipman birlikte düşünülmelidir. Sistem seçiminde deprem davranışını da karşılaştırmak isterseniz çelik, prefabrik ve betonarme karşılaştırması yazımız yardımcı olur. Bursa ve Marmara'daki projeleriniz için Bursa fabrika inşaatı sayfamızdan deneyimlerimize ulaşabilirsiniz.

İşbüken Yapı İnşaat Teknik EkibiBu içerik, kurucumuz İnşaat Mühendisi Kenan Doğan'ın 8 ülkede 25 yıllık saha deneyimi ve Bursa'da tamamladığımız fabrika projeleri esas alınarak hazırlanmıştır. Ekibimizi tanıyın.