Göreli Kat Ötelemesi Kontrolü
Göreli kat ötelemesi (inter-story drift), bir kattaki düşey taşıyıcı elemanlarda birbirini izleyen iki kat arasındaki yatay yer değiştirme farkıdır. TBDY 2018 Madde 4.9.1.3 uyarınca her iki deprem...
1. Tanım ve Amaç
Göreli kat ötelemesi (), bir kattaki kolon veya perdenin üst ve alt uçları arasındaki yatay yer değiştirme farkıdır:
Burada ve ; 'inci ve 'inci katta ilgili kolon/perdenin yatay yer değiştirmesidir.
di yatay yer değiştirme (analiz sonucu) → Δi = di-di-1 göreli öteleme → δi = D·R·Δi efektif (R=7, D=2.5 ile elastik→plastik geçiş) → λ = δi/hi normalize oran → BKS sınırları (1: 1/100, 2: 1/150, 3: 1/200) → DD-2 ve DD-3 kontrolü (TBDY 2018 Tablo 4.4).
5 katlı bina deprem öncesi düz / sonrası eğik görünüm; her katta di yer değiştirme ve Δi göreli öteleme; λi-kat grafiği üzerinde BKS=1/2/3 sınır çizgileri; efektif öteleme δi = D·R·Δi; yumuşak kat (B1) probleminde alt katta sivri tepe.
Neden kontrol gerekir?
- Aşırı ötelemeler dolgu duvar ve cephe hasarına yol açar; kiriş–kolon birleşim bölgelerinde düzlem içi sürtünme kuvvetleri başarısızlığa neden olur
- Yapısal olmayan elemanların (bölme duvar, asma tavan, tesisat boruları) bütünlüğü bozulur
- İkinci mertebe (P-Δ) etkileri artar, taşıyıcı sistemi stabilite sınırına yaklaştırır
- Bitişik binalarda deprem derzi yetersizse çarpışma (pounding) riski doğar
- Hasarın boyutu dolgu duvar bağlantı tipine göre değişir: kolona yapışık dolgu, kısa kolon etkisi yaratarak kesme hasarını tetikler
Saha Notu: Türkiye'de 1999 Kocaeli ve 2023 Kahramanmaraş depremlerinde aşırı göreli kat ötelemesine bağlı dolgu duvar hasarı, çok sayıda yapıda yapısal olmayan bileşenlerin çökmesine neden olmuştur. 2023 Kahramanmaraş depremi sonrasında yapılan saha incelemelerinde, dolgu duvarların çoğunlukla koridorları kapattığı ve yapıdan kaçışı engellediği gözlemlenmiştir.
Dikkat: Göreli kat ötelemesi kontrolü, yalnızca deprem hasar önleme için değil, aynı zamanda dolgu duvar ve cephe sistemlerinin sağlıklı işleyişi için de zorunludur. TDY 2007 (mülga, yerine TBDY 2018)'ye kıyasla TBDY 2018'in getirdiği en önemli değişikliklerden biri; öteleme kontrolünün DD-2 (475 yıl geri dönüş periyodu) yerine daha sık tekrarlayan DD-3 (72 yıl geri dönüş periyodu) deprem düzeyine göre yapılmasıdır.
2. Deprem Yer Hareketi Düzeyleri ve λ Katsayısı
2.1 TBDY 2018 Deprem Düzeyleri
Tablo 1: TBDY 2018 Deprem Düzeyleri
| Düzey | Adı | 50 Yılda Aşılma Olasılığı | Tekrarlanma Periyodu | Kullanım |
|---|---|---|---|---|
| DD-1 | Çok Seyrek | %2 | 2475 yıl | Performansa göre değerlendirme — Göçme Önleme (GÖ) |
| DD-2 | Seyrek (Standart) | %10 | 475 yıl | Dayanıma göre tasarım (DGT) — Ana tasarım depremi |
| DD-3 | Sık | %50 | 72 yıl | Göreli kat ötelemesi kontrolü |
| DD-4 | Çok Sık | %68 (30 yılda %50) | 43 yıl | Servis deprem hareketi |
Saha Notu: TBDY 2018'in en önemli yeniliklerinden biri, göreli kat ötelemesi kontrolünün DD-2 yerine DD-3 deprem düzeyine göre yapılmasıdır. Bu değişiklik, yapıların sık tekrarlayan depremler altında hasar görmemesini hedefleyen "Sınırlı Hasar (SH)" performans hedefine karşılık gelir.
2.2 λ Katsayısının Hesabı (TBDY 2018 Madde 4.9.1.3)
katsayısı, DD-3 deprem yer hareketi spektral ivmesinin DD-2 deprem yer hareketi spektral ivmesine oranıdır (hakim titreşim periyodu 'de):
Bu oran AFAD'ın Türkiye Deprem Tehlike Haritası (TDTH) üzerinden koordinata özgü olarak elde edilir.
Tablo 2: λ Katsayısının Hesabı (TBDY 2018 Madde 4.9.1.3)
| Bölge / İl | Zemin | Tipik λ Aralığı | Deprem Risk Düzeyi |
|---|---|---|---|
| İstanbul (Anadolu Yakası) | ZC | 0,38–0,44 | Yüksek |
| İzmir | ZC–ZD | 0,38–0,46 | Yüksek |
| Ankara | ZB–ZC | 0,40–0,50 | Orta |
| Erzurum | ZC | 0,35–0,40 | Yüksek |
| Diyarbakır | ZC | 0,40–0,48 | Orta–Yüksek |
| Türkiye Geneli Ortalama | — | 0,35–0,50 | — |
Dikkat: katsayısı, koordinata ve zemin sınıfına bağlıdır; "standart 0,40" değeri konumdan bağımsız kullanılamaz. AFAD TDTH (https://tdth.afad.gov.tr) üzerinden koordinata özgü değer alınmalıdır.
3. Etkin Göreli Kat Ötelemesi (TBDY 2018 Madde 4.9.1)
3.1 Azaltılmış Göreli Kat Ötelemesi (TBDY 2018 Denklem 4.32)
(X) deprem doğrultusunda herhangi bir kolon veya perde için ardışık iki kat arasındaki azaltılmış göreli kat ötelemesi:
Önemli: Bu hesapta TBDY 2018 Madde 4.7.3.2'de verilen ampirik periyot koşulu ve Denklem 4.19'da tanımlanan minimum eşdeğer deprem yükü koşulu gözönüne alınmaz.
3.2 Etkin Göreli Kat Ötelemesi (TBDY 2018 Denklem 4.33)
Gerçek ötelemeyi elde etmek için büyütme yapılır. Binanın 'inci katındaki kolon veya perdeler için etkin göreli kat ötelemesi:
Burada:
- : Elastik analizden (azaltılmış deprem kuvvetleriyle) elde edilen göreli kat ötelemesi
- : Taşıyıcı sistem davranış katsayısı (TBDY 2018 Tablo 4.1)
- : Bina önem katsayısı (TBDY 2018 Tablo 3.1)
3.3 Kritik (Maksimum) Değer
Her bir deprem doğrultusu için, binanın 'inci katındaki etkin göreli kat ötelemelerinin kat içindeki en büyük değeri:
4. Sınır Değerler (TBDY 2018 Tablo 4.9, Madde 4.9.1.3)
4.1 Kontrol Koşulu
Her bir deprem doğrultusu için binanın herhangi bir katında:
4.2 λ (Lambda) Katsayısının Etkin Sınır Değerlere Etkisi
DD-3/DD-2 oranı ortalama 0,40 kabul edildiğinde, efektif sınır değerler şöyledir:
- Yapışık dolgu:
- Ayrılmış dolgu:
Bu değerler, DBYBHY 2007 (mülga, yerine TBDY 2018)'deki sınırına kıyasla daha gevşe görünse de TBDY 2018'de hesap çatlamış kesit rijitliğiyle yapıldığından ve DD-3 gibi daha küçük bir depremin sınırlandırıldığından gerçekte daha kısıtlayıcıdır.
Tablo 3: λ (Lambda) Katsayısının Etkin Sınır Değerlere Etkisi
| Durum | Kontrol Koşulu | Türkiye Örneği () |
|---|---|---|
| Betonarme yapı, dolgu duvarlar kolona yapışık | ||
| Betonarme yapı, dolgu duvarlar ayrılmış veya dolgu yok | ||
| Çelik yapı, yapışık dolgu |
Saha Notu: Türkiye'de apartman yapılarında dolgu duvarlar genellikle tuğla ile ve çerçeve elemanlarına bitişik örülmektedir (yapışık). Projelendirme aşamasında dolgu duvar bağlantı koşulunun (yapışık/ayrılmış) açıkça belirtilmesi ve şantiyede denetlenmesi zorunludur; aksi takdirde daha kısıtlayıcı 0,016 sınırı geçerlidir.
5. Etkin Kesit Rijitlikleri (TBDY 2018 Tablo 4.2)
Göreli kat ötelemesi hesabında çatlamış kesit rijitlikleri kullanılır (TBDY 2018 Madde 4.5.8).
Tablo 4: Etkin Kesit Rijitlikleri (TBDY 2018 Tablo 4.2)
| Eleman | Etkin Rijitlik Çarpanı | Kullanıldığı Analiz |
|---|---|---|
| Çerçeve kirişi (eğilme) | 0,35 | Deprem yükleri altında tüm analizler |
| Çerçeve kolonu | 0,70 | Deprem yükleri altında tüm analizler |
| Perde (eğilme) | 0,50 | Deprem yükleri altında tüm analizler |
| Bodrum perdesi | 0,50 | Bodrum perde analizi |
Önemli: DBYBHY 2007 (mülga, yerine TBDY 2018)'de kolonlarda eksenel kuvvete bağlı değişken rijitlik kullanılıyordu. TBDY 2018'de ise tüm elemanlar için sabit çarpanlar tanımlanmıştır.
Dikkat: Bu çarpanlar uygulanmadan yapılan analizde ötelemeler gerçek değerin altında kalır, yani sınır sağlanıyor gibi yanlış sonuç çıkabilir. Depremli tüm kombinasyonlarda (düşey yükler dahil) çatlamış rijitlik kullanılmalıdır.
6. Hesap Akış Diyagramı
7. Bitişik Bina Aralığı (Deprem Derzi) Kontrolü (TBDY 2018 Madde 4.9.3)
7.1 Temel Kural
Kat döşemelerinin aynı seviyede olduğu durum (TBDY 2018 Madde 4.9.3.1.a):
Formüldeki değerleri azaltılmamış (gerçek) tepe deplasmanlarıdır:
Komşu bina bilgisinin olmadığı durum (TBDY 2018 Madde 4.9.3.1.b):
7.2 Minimum Derz Koşulu (TBDY 2018 Madde 4.9.3.2)
Pratikte:
- → en az 6 cm
- → en az 8 cm
- → en az 11 cm
Saha Notu: Türkiye'de kent merkezlerindeki yoğun yapılaşmada bitişik nizamda yükselen komşu yapılar yaygındır. 2023 Kahramanmaraş depreminde birçok bitişik bina çiftinde pounding hasarı gözlemlenmiştir.
8. İkinci Mertebe (P-Δ) Etkileri (TBDY 2018 Madde 4.9.2)
8.1 İkinci Mertebe Gösterge Değeri (TBDY 2018 Denklem 4.35)
Burada:
- : 'inci katta azaltılmış göreli kat ötelemelerinin kat içindeki ortalaması (m)
- : 'inci kat ve üzerindeki katların toplam ağırlığı (kN)
- : 'inci kattaki azaltılmış kat kesme kuvveti (kN)
- : 'inci kat yüksekliği (m)
8.2 Kontrol Koşulu (TBDY 2018 Denklem 4.36)
Betonarme binalar için ; çelik ve kompozit kolonlu binalar için .
Örnek (SDY Betonarme Çerçeve, , ):
Yani koşulu sağlanıyorsa ikinci mertebe etkisi ayrıca dikkate alınmaz.
8.3 Koşul Sağlanmıyorsa (TBDY 2018 Denklem 4.37)
sınırı aşarsa, tüm yatay deprem iç kuvvetleri büyütme katsayısıyla artırılır:
9. Çerçeve–Perde Birleşik Sistemlerde Ötelem Kontrolü
9.1 Perde Sistemlerinin Göreli Kat Ötelemesine Etkisi
Perdeler, çerçeve sistemlere kıyasla çok daha büyük yanal rijitlik sağlar. Perde–çerçeve birleşik (dual) sistemlerde göreli kat ötelemesi, saf çerçeve sistemlere göre genellikle %40–70 oranında azalır. TBDY 2018 Madde 4.3.4.1 kapsamında her iki doğrultuda toplam bina taban alanının binde birinde (%0,1) perde yer alması zorunludur.
9.2 Burulma Düzensizliği (A1) ile İlişki (TBDY 2018 Madde 3.6.2.1)
Burulma düzensizliği katsayısı:
Tablo 5: Burulma Düzensizliği (A1) ile İlişki (TBDY 2018 Madde 3.6.2.1)
| Aralığı | Sınıflandırma | Gereksinim |
|---|---|---|
| Düzensizlik yok | Standart hesap | |
| A1 Mevcut | Arttırılmış dışmerkezlik; perde veya kolon eklenmesi önerilir | |
| Kritik A1 | Mod Birleştirme veya ZTA yöntemi zorunlu; EYH kullanılamaz |
10. Sayısal Örnek (Orijinal)
Veriler:
- 5 katlı betonarme çerçeve, her kat yüksekliği
- Taşıyıcı sistem: SDY çerçeve, ,
- Zemin: ZC, ,
- Dolgular kolona yapışık
Tablo 6: Sayısal Örnek (Orijinal)
| Kat | (mm) | (mm) | Sınır | Durum | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 3,2 | 25,6 | 0,00853 | 0,00358 | 0,016 | Sağlandı |
| 4 | 4,1 | 32,8 | 0,01093 | 0,00459 | 0,016 | Sağlandı |
| 3 | 5,2 | 41,6 | 0,01387 | 0,00582 | 0,016 | Sağlandı |
| 2 | 5,8 | 46,4 | 0,01547 | 0,00650 | 0,016 | Sağlandı |
| 1 | 5,5 | 44,0 | 0,01467 | 0,00616 | 0,016 | Sağlandı |
Sonuç: Tüm katlar için → Göreli kat ötelemesi koşulu sağlandı.
11. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay
Veriler:
- 4 katlı konut binası, kat yüksekliği
- Taşıyıcı sistem: SDY betonarme çerçeve, ,
- Dolgu duvarlar kolona yapışık
-
- kattaki elastik analiz sonucu azaltılmış göreli kat ötelemesi:
- DD-3/DD-2 spektral ivme oranı:
İstenen: 3. katta göreli kat ötelemesi kontrol koşulunu sağlayıp sağlamadığını belirleyin.
Çözüm:
Adım 1: Etkin göreli kat ötelemesini hesapla (TBDY 2018 Denklem 4.33):
Adım 2: Normalize ötelemeyi hesapla:
Adım 3: Kontrol koşulunu uygula (dolgu yapışık → sınır 0,016):
Sonuç: — Koşul sağlanmaktadır.
Kontrol: Kritik oran, sınır değerin 0,0064/0,016 = %40'ında; yeterli emniyet marjı var.
Problem 2 — Orta
Veriler:
- 6 katlı karma (çerçeve + perde) bina, kat yüksekliği
- Taşıyıcı sistem: SDKY çerçeve-perde, , ,
- Zemin: ZD sınıfı;
- Dolgu duvarlar esnek derz ile kolondan ayrılmış
- Azaltılmış göreli kat ötelemelerinin en büyük değeri: (3. katta)
İstenen:
- Etkin göreli kat ötelemesini hesapla
- Kontrol koşulunu uygula
-
- katta gösterge değerini hesapla (, , ortalama )
Çözüm:
Adım 1: Etkin göreli kat ötelemesi (TBDY 2018 Denklem 4.33):
Adım 2: Normalize öteleme:
Adım 3: Kontrol koşulu (dolgu ayrılmış → sınır 0,024):
Adım 4: İkinci mertebe gösterge değeri (TBDY 2018 Denklem 4.35):
Adım 5: Kontrol (, , ):
— İkinci mertebe büyütmesi gerekmez.
Sonuç:
- Göreli kat ötelemesi:
- İkinci mertebe etkisi: — Büyütme katsayısı gereksiz
Problem 3 — Zor
Veriler:
- 10 katlı perde–çerçeve birleşik bina; zemin kat , diğer katlar
- , , (hastane — BKS=1)
- Zemin: ZD,
- Dolgu duvarlar yapışık (ayrılmamış)
- Eşdeğer taban kesme kuvveti büyütme katsayısı (TBDY Madde 4.8.4):
- Analiz yazılımından okunan azaltılmış göreli kat ötelemesi (3. kat):
-
- katta kat içi maksimum öteleme / ortalama öteleme oranı:
- (3. kat ve üstü) = 9500 kN; ;
- Binanın X doğrultusunda tepe deplasmanı: ;
İstenen:
- Büyütme katsayısı uygulanmış 'i hesapla
- Kontrol koşulunu uygula
- Burulma düzensizliği katsayısı (A1) kontrolü yap
- gösterge değerini hesapla
- Komşu bina (bilinmeyen) ile bırakılacak minimum deprem derzi boşluğunu hesapla
Çözüm:
Adım 1: Ham analiz değerine büyütme katsayısı uygula (TBDY Madde 4.8.4):
Adım 2: Etkin göreli kat ötelemesi (TBDY Denklem 4.33):
Adım 3: Normalize öteleme ():
Adım 4: Kontrol (dolgu yapışık → sınır 0,016):
Adım 5: Burulma düzensizliği (A1) kontrolü:
→ A1 düzensizliği mevcut
Ancak → Dinamik hesap zorunlu değil; ancak %5 dışmerkezlik analizinde ilgili büyütmeler uygulanmalıdır.
Adım 6: İkinci mertebe gösterge değeri:
Adım 7: Deprem derzi hesabı (TBDY Madde 4.9.3.1.b — komşu bina bilinmiyor):
TBDY Madde 4.9.3.2 alt sınırı ():
Sonuçlar:
- Göreli kat ötelemesi: (perde sistemi etkin)
- A1 burulma düzensizliği mevcut (1,35) — dışmerkezlik büyütmesi zorunlu
- P-Δ etkisi ihmal edilebilir ()
- Deprem derzi: en az 11 cm
12. Göreli Kat Ötelemesi Sınırı Karşılanamadığında Alınacak Önlemler
Tablo 7: Göreli Kat Ötelemesi Sınırı Karşılanamadığında Alınacak Önlemler
| Önlem | Etki | Pratik Kısıt |
|---|---|---|
| Perde eklenmesi | Rijitlik artışı → öteleme azalır; en etkili yöntem | Mimari plan değişikliği gerektirir |
| Kolon boyutu artırımı (B veya H) | Bölgesel rijitlik artışı | Moment talebi artar |
| Kiriş boyutu artırımı | Rijit çerçeve davranışı gelişir | Deprem kütlesi artar |
| Dolguları kolondan ayırma (esnek derz) | Sınır değer 0,016'dan 0,024'e gevşer | Ek derz detayı gerektirir |
| Kolon dönüşü (zayıf eksenin yönlenmesi) | Deprem doğrultusunda rijitlik artar | Yapı geometrisine bağlı |
Saha Notu: Türkiye uygulamalarında en yaygın çözüm yöntemi perde eklenmesidir. Perde konumu ve boyutu seçilirken burulma düzensizliği (A1) yaratmamak için simetrik yerleştirme tercih edilmelidir.
13. Uluslararası Standartlarla Karşılaştırma
Tablo 8: Uluslararası Standartlarla Karşılaştırma
| Standart | Deprem Düzeyi | Dolgu Tipi | Sınır Değer |
|---|---|---|---|
| TBDY 2018 (Türkiye) | DD-3 (72 yıl) | Yapışık | |
| TBDY 2018 | DD-3 (72 yıl) | Ayrılmış | |
| EN 1998-1:2004 (Eurocode 8) | %10/10 yıl (95 yıl) | Kırılgan | |
| EN 1998-1:2004 | %10/10 yıl | Sünek | |
| ASCE 7-22 (ABD) | DBE (475 yıl) | — | |
| DBYBHY 2007 (mülga, yerine TBDY 2018) (eski yönetmelik) | DD-2 (475 yıl) | Tüm |
14. Sık Yapılan Hatalar
Tablo 9: Sık Yapılan Hatalar
| Hata | Sonuç | Önlem |
|---|---|---|
| Çatlamış kesit rijitliğini uygulamamak | Ötelemeler gerçeğin altında hesaplanır, sınır yanlış sağlanır | TBDY 2018 Tablo 4.2 çarpanlarını analiz modelinde mutlaka tanımlayın |
| Eşdeğer taban kesme kuvveti büyütme katsayısını () uygulamamak | Gerçek ötelemeler küçük çıkar | Dinamik analizde katsayısını ham değerlere uygulayın (TBDY Madde 4.8.4) |
| Dolgu bağlantı koşulunu yanlış seçmek | Yanlış sınır (0,016 yerine 0,024 veya tersi) | Projedeki dolgu duvar bağlantı detayına göre seçin; şantiyede doğrulayın |
| katsayısını sabit 0,40 almak | Koordinata özgü hata | AFAD TDTH'den koordinata özgü hesaplayın |
| Minimum derz koşulunu ihmal etmek | Pounding riski | TBDY Madde 4.9.3.2 alt sınırını her zaman kontrol edin |
| İkinci mertebe () kontrolünü atlamak | Yetersiz iç kuvvet büyütmesi | Tüm katlarda hesaplayın ve sınırla karşılaştırın |
| Burulma düzensizliği varken tek noktada öteleme okumak | Köşe kolonların ötelemesi gözden kaçar | Kat içindeki tüm kolon/perde ötelemelerinin maksimumunu kullanın |
Kaynakça
- İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
- İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
Kaynaklar
- TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
- TS 500:2000 — TSE — Türk Standardları Enstitüsü. https://www.tse.org.tr
- TS EN 1998-1:2008 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- AFAD TDTH 2018 — AFAD — Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. https://tdth.afad.gov.tr
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.